Structure des bactéries PDF

08/10/2023 LA STRUCTURE DES BACTÉRIES Objectifs pédagogiques Quelles sont ses principales caractéristiques morphologiques et structurales des bactéries? Connaître les principales caractéristiques de l’anatomie bactérienne et comprendre leur rôle pour la survie des bactéries pour la...

08/10/2023 LA STRUCTURE DES BACTÉRIES Objectifs pédagogiques Quelles sont ses principales caractéristiques morphologiques et structurales des bactéries? Connaître les principales caractéristiques de l’anatomie bactérienne et comprendre leur rôle pour la survie des bactéries pour la virulence des bactéries pour l’identification des bactéries Intérêt médical de connaître la morphologie, la disposition et la colorabilité des bactéries? Prof. univ. dr. Olivia-Simona Dorneanu 1  08/10/2023 Prof. univ. dr. Olivia-Simona Dorneanu Prof. univ. dr. Olivia-Simona Dorneanu 2  08/10/2023 Différences entre la cellule procaryote et la cellule eucaryote Propriété Procaryotes Eucaryotes Noyau “Nucléoïde” Vrai noyau Pas de membrane nucléaire Entouré par une membrane Sans nucléole nucléaire Cytoplasme Ribosomes 70S Ribosomes 80S Pas d’organites Présence d’organites Paroi cellulaire Le plus souvent, paroi rigide Absente avec couche de peptidoglycane (muréine) Exception: les mycoplasmes Prof. univ. dr. Olivia-Simona Dorneanu La structure de la cellule bactérienne - Structures obligatoires nucléoïde (équivalent de noyau) cytoplasme membrane cytoplasmique paroi cellulaire ribosomes - Structures facultatives ✓Constamment présentes flagelle(s) spore inclusions Occasionnellement présentes capsule pili communs (fimbriae) et pili sexuels plasmides Prof. univ. dr. Olivia-Simona Dorneanu 3  08/10/2023 Le matériel génétique Le nucléoïde Double brin d’ADN en pelote Une seule molécule circulaire Exception, Borrelia burgdorferi Un seul chromosome Non-entouré d’une membrane Sans nucléole Les plasmides Structures génétiques non essentielles Molécules d’ADN circulaires, plus petites (extrachromosomique) Multiplication de façon autonome Gènes de résistance, gène de virulence etc. Prof. univ. dr. Olivia-Simona Dorneanu Les ribosomes constante de sédimentation 70S 2 sous-unités: 30S + 50S protéines et ARN ribosomal organelles de la synthèse protéique très nombreux → métabolisme intense Prof. univ. dr. Olivia-Simona Dorneanu 4  08/10/2023 Les inclusions cytoplasmiques caractère d’espèce caractère utile dans l’identification de l’espèce caractère taxonomique primaire composès de rèserve: dèpôts de mètaphosphates polymèrisès (Corynebacterium diphtheriae), glycogène lipides Prof. univ. dr. Olivia-Simona Dorneanu La membrane cytoplasmique Membrane biologique typique (double couche phospholipidique, dans laquelle sont insérées de nombreuses protéines) Prof. univ. dr. Olivia-Simona Dorneanu 5  08/10/2023 La membrane cytoplasmique Ne contient pas des stérols (exception, les mycoplasmes) Fonctions: Barrière de perméabilité sélective Systèmes de transport des nutriments et des ions Synthèse d'énergie Synthèse des lipides membranaires (par exemple, LPS) Synthèse de peptidoglycane Coordination de la réplication de l'ADN et de la division cellulaire Chimiotaxie Prof. univ. dr. Olivia-Simona Dorneanu La paroi cellulaire Structure rigide, particulière aux cellules procaryotes La paroi bacterienne enveloppe le protoplaste en contact intime avec la membrane cytoplasmique Rôle de protéger le protoplasme des agents nocifs extérieurs d’absorber la différence de pression osmotique entre l’extérieur et l’intérieur de la bactérie de donner la forme extérieure à la cellule Prof. univ. dr. Olivia-Simona Dorneanu 6  08/10/2023 La paroi cellulaire Sa structure conditionne le comportement des bactéries dans les colorations différentielles Gram et Ziehl-Neelsen Structure La structure de base – le peptidoglycane (muréine) - présent en toutes les bactéries (exception, Mycoplasma, Chlamydia) Structures spéciales Paroi cellulaire des bactéries à Gram positif Paroi cellulaire des bactéries à Gram négatif Paroi cellulaire des bactéries acido-alcoolo-résistants Prof. univ. dr. Olivia-Simona Dorneanu Le peptidoglycane Chaînes de polysaccharides reliés par des peptides Chaînes de glycane acide N-acétylmuramique N-acétylglucosamine Chaînes peptidiques - minimum quatre aminoacides Courte chaînes interpeptidiques Protéines liant la pénicilline (PLP) – contrôlent la synthèse du PG Lysé par lysozyme et pénicillines (antibiotiques) Prof. univ. dr. Olivia-Simona Dorneanu 7  08/10/2023 Le peptidoglycane des Le peptidoglycane des bactéries Gram-negatives bactéries Gram-positives Prof. univ. dr. Olivia-Simona Dorneanu Prof. univ. dr. Olivia-Simona Dorneanu 8  08/10/2023 Prof. univ. dr. Olivia-Simona Dorneanu 9  08/10/2023 Structures spéciales de la paroi cellulaire bactérienne Paroi cellulaire des bactéries à Gram positif Paroi cellulaire des bactéries à Gram négatif Paroi cellulaire des bactéries acido-alcoolo-résistants Prof. univ. dr. Olivia-Simona Dorneanu La paroi cellulaire des bactéries à Gram positif Le peptidoglycane le constituant majeur de la paroi cellulaire (50%) réseau en trois dimensions, épaisse, très solide, à mailles serrées Structures spéciales Les acides téichoïques couplés avec la muréine Les acides lipotéichoïques ancrés dans la membrane cytoplasmique Des protéines de surface ayant pour fonction : adhésines (impliquées dans l'attachement) ou avec effet antiphagocytaire (protéine M, chez Streptococcus pyogenes, protéine A, chez Staphylococcus aureus ou protéines de liaison à la fibronectine, etc.) Prof. univ. dr. Olivia-Simona Dorneanu 10  08/10/2023 La paroi cellulaire des bactéries à Gram positif Rôle Liens ions Mg2+ et quelques enzymes Peuvent activer les macrophages; se lie aux récepteurs à la surface des macrophages, libérant des cytokines pro- inflammatoires Rôle dans l’attachement à la surface des cellules eucaryotes, donc facteurs de colonisation Peuvent activer la voie alterne du complément Possède des récepteurs pour les bactériophages (virus de bactéries) ou les bactériocines (antibiotiques produits par les bactéries) Prof. univ. dr. Olivia-Simona Dorneanu Prof. univ. dr. Olivia-Simona Dorneanu 11  08/10/2023 La paroi cellulaire des bactéries à Gram négatif Peptidoglycane (PG) mince (10% de la paroi) Réseau en deux dimensions, relâché Structures spéciales 1. La membrane externe (ME) Protéines de transport (Fe3+, vitamines) Porines – nutriments en petites molécules 2. Les lipoprotéines lient le PG de la ME 3. Le lipopolysaccharide (LPS) = ENDOTOXINE L’espace périplasmique – entre la membrane plasmique et la membrane externe Prof. univ. dr. Olivia-Simona Dorneanu Structures spéciales les porines, molécules protéiques triplet, qui forment des pores pour le passage des molécules hydrophiles protéines jouant un rôle dans le transport spécifique de certaines molécules (vit. B12, acides aminés, nucléosides) protéines réceptrices du complexe "Fe-sidérophore", des bactériophages ou des bactériocines protéines ayant un rôle dans la pathogénicité (adhésines ou à effet antiphagocytaire) 12  08/10/2023 Prof. univ. dr. Olivia-Simona Dorneanu Le lipopolysaccharide (LPS) 1.Lipide A – activité toxique 2.Un polysaccharide central 3.Une chaîne de polysaccharides spécifique O L’antigène O Utilisée pour le typage des sérovars Donne une forte charge électronégative et hydrophilie la stabilité des suspensions bactériennes la forme de culture S protection contre la phagocytose 13  08/10/2023 L'espace périplasmique situé entre la membrane externe et la membrane cytoplasmique; contient du peptidoglycane, des lipoprotéines, des protéines de transport et des enzymes de dégradation (hydrolases, enzymes de dégradation des antibiotiques) ; les enzymes stockées dans l'espace périplasmique sont libérées selon les besoins dans le milieu extracellulaire, contrairement aux bactéries à Gram positif, qui les libèrent immédiatement après leur synthèse. Coloration Gram différentielle Son intérêt est - de donner une information rapide et médicalement importante, car le pouvoir pathogène et la sensibilité aux antibiotiques sont radicalement différents. - Premier information dans l’identification d’une bactérie Prof. univ. dr. Olivia-Simona Dorneanu 14  08/10/2023 Prof. univ. dr. Olivia-Simona Dorneanu La paroi cellulaire des bactéries acido-alcoolo-résistants mycobactéries Structures spéciales arabinogalactan ~ endotoxine acides mycoliques (βOH acides gras ramifiées) résistance dans l'environnement externe (séchage, antiseptiques, désinfectants) résistance aux la plupart des agents chimiothérapeutiques lipoarabinomannane – induction de la formation de granulome mycosides – résistance contre les enzymes lysosomales du macrophages substances cireuses Prof. univ. dr. Olivia-Simona Dorneanu 15  08/10/2023 Prof. univ. dr. Olivia-Simona Dorneanu Frottis Ziehl-Neelsen b.a.a.r. (bacilles acido-alcoolo-résistants) Prof. univ. dr. Olivia-Simona Dorneanu 16  08/10/2023 Formes L bactériennes déficit en peptidoglycane influence des antibiotiques bêtalactamines, choc osmotique (très instable vis-à-vis des variations osmotiques) ou thermique À l’arrêt d’un traitement par bêtalactamines, elles peuvent éventuellement retrouver une forme normale et ainsi provoquer une rechute. Prof. univ. dr. Olivia-Simona Dorneanu 17 08/10/2023 18  08/10/2023 Prof. univ. dr. Olivia-Simona Dorneanu Le glycocalyx Capsule/ slime la troisième structure d'enveloppe, constituée de polysaccharides ou d'autres polymères (par exemple, polypeptides) qui entoure la bactérie (dans la structure polypeptidique de Bacillus anthracis) se présente sous deux formes : la capsule (glycocalyx dense) : ne peut être séparée par centrifugation, elle n'est pas pénétrée par les colorants, elle n'est donc visible qu'en coloration négative à l'encre de Chine ou à la nigrosine slime: peut être séparé par centrifugation, il est pénétré par des particules colorées - visibles en ME, après coloration spéciale - rouge de ruthénium certains auteurs décrivent également la microcapsule 19  08/10/2023 Le glycocalyx Capsule versus slime Prof. univ. dr. Olivia-Simona Dorneanu Le glycocalyx Les fonctions l'attachement des bactéries aux cellules à des supports inertes plaque dentaire biofilms sur les cathéters/les prothèses protège de la phagocytose les bactéries du biofilm → PLUS résistantes: antiseptiques, désinfectants, antibiotiques immunogène Prof. univ. dr. Olivia-Simona Dorneanu 20  08/10/2023 Capsule incolore dans la coloration de Gram n’est pas un caractère taxonomique primaire Les 5 étapes du développement d'un biofilm sur une surface dure. Étape 1 : attachement initial ; étape 2 : attachement irréversible ; étape 3 et 4: apparition et « maturation » du biofilm ; étape 5 : détachement et dispersion. Les photomicrographies (toutes à même échelle) sont celles d'un biofilm de Pseudomonas aeruginosa en développement. Prof. univ. dr. Olivia-Simona Dorneanu 21  08/10/2023 Plaque dentaire La prochaine fois que vous embrassez quelqu'un, rappelez-vous cette image, par microscopie électronique, des chaînes de bactéries (coques) qui vivent sur vos dents. Prof. univ. dr. Olivia-Simona Dorneanu 22  08/10/2023 Biofilm formé par Staphylococcus aureus sur un cathéter “à demeure” Prof. univ. dr. Olivia-Simona Dorneanu Flagelles organites filamenteux, long, flexibles déplacement active structures protéiques (flagellines) Enterobacteriaceae - antigènes H → sérotypes La présence, le nombre et la disposition des flagelles sont des caractères taxonomiques primaires Prof. univ. dr. Olivia-Simona Dorneanu 23  08/10/2023 Prof. univ. dr. Olivia-Simona Dorneanu Flagelles péritriches chez Salmonella enteritidis Prof. univ. dr. Olivia-Simona Dorneanu 24  08/10/2023 Prof. univ. dr. Olivia-Simona Dorneanu Flagelles La présence des flagelles peut être démontré par: des colorations spéciales la microscopie du préparation par voie humide («native») la croissance des bactéries dans la colonne d’agar mou 25  08/10/2023 Pili Bactéries à Gram négatif Plus courts et plus fins que des flagelles Visibles en microscopie electronique PILI COMMUNS (FIMBRIAE) Structures protéiques filamenteuses Ancrés dans la membrane externe de la paroi cellulaire et dépassent de façon radiaire la surface de la paroi adhésion → récepteurs de la cellule hôte PILI SEXUELS transfert par conjugaison des plasmides (codant pour la pouvoir pathogène, résistance aux antibiotiques etc.) Ils ne sont pas des caractères taxonomiques primaires (étant des structures optionnelles, inconstamment présentes) Prof. univ. dr. Olivia-Simona Dorneanu Prof. univ. dr. Olivia-Simona Dorneanu 26  08/10/2023 La spore bactérienne genre Clostridium et Bacillus forme de résistance forme végétative ↔ forme sporulée active métabol inactive métabol la spore unique résistance élevée (agents nocifs chimiques et physiques) résistance à la chaleur → contrôle de la stérilisation transmission des infections une paroi épaisse Prof. univ. dr. Olivia-Simona Dorneanu La spore bactérienne incolores dans la coloration de Gram caractères taxonomiques primaires la presence, la forme (sphérique , ovale) la position (centrale, terminale, sous-terminale) Prof. univ. dr. Olivia-Simona Dorneanu 27  08/10/2023 Prof. univ. dr. Olivia-Simona Dorneanu Prof. univ. dr. Olivia-Simona Dorneanu 28  08/10/2023 Prof. univ. dr. Olivia-Simona Dorneanu Messages à emporter La cellule bactérienne (procaryote) est constituée de: Structures constantes (nucléoplasme, cytoplasme, membrane cytoplasmique, paroi cellulaire, ribosomes) Structures facultatives (plasmides, capsule, flagelles, limes, spores) Le matériel génétique (ADN bactérien) est représenté par le nucléoplasme et les plasmides. Les ribosomes sont les seuls organelles dans le cytoplasme bactérienne. La paroi bactérienne est constituée de peptidoglycane et de structures spéciales. La structure de la paroi bactérienne conditionne la colorabilité des bactéries dans des colorations différentielles. La coloration différentielle de Gram fournit des informations utiles pour identifier la bactérie infectante et initier rapidement une antibiothérapie ciblée. La capsule bactérienne se trouve chez certaines bactéries, à l'extérieur de la paroi bactérienne, et a un rôle dans l’adhérence des bactéries, un rôle antiphagocytaire et un rôle immunogène. La spore bactérienne est unique, résistante et constitue un caractère taxonomique primaire. Prof. univ. dr. Olivia-Simona Dorneanu 29