Synthèse Chapitre 2 - Biologie K1 - PDF

Sordo Sanchez Norma Chapitre 2 : la microbiologie La microbiologie = science qui étudie les organismes de petites tailles. Elle a pour but d’étudier les microbes, microorganismes ou germes. 1. Diversité des microorganismes Il y a 5 types de microorganismes,...

Sordo Sanchez Norma Chapitre 2 : la microbiologie La microbiologie = science qui étudie les organismes de petites tailles. Elle a pour but d’étudier les microbes, microorganismes ou germes. 1. Diversité des microorganismes Il y a 5 types de microorganismes, ces 5 types ne sont pas tous vivants mais ce sont tous des agents infectieux : - Virus : fragment d’ADN ou d’ARN emballé dans une boite protéiné. Ils ne sont pas vivants. - Bactéries : elles sont vivantes. - Champignons microscopiques : Ils sont vivants. - Protozoaires : Ils sont vivants. - Prions : Ils ne sont pas vivants. Les microorganismes peuvent être : utiles ou indifférents, inoffensifs ou pathogènes. 2. Premières observations de micro-organismes 1670 à Van Leeuwenhoek : - Il construit des microscopes optiques qui grossissent 50 à 300x - Il observe de nombreuses formes de vie minuscules unicellulaires - Il observe pour la 1ère fois des bactéries et des protozoaires 3. Taille des microorganismes - Bactéries : 1-5 µm - Virus : moins de 100 nm 13 | P a g e Sordo Sanchez Norma 4. Les virus Signifie petit poison en latin. L’architecture virale est composée de 2 parties de base présente dans tous les virus : Ø La capside : - Possède une boite protéique creuse composée à l’intérieur d’ADN ou D’ARN - C’est un ensemble de protomères - Peut avoir des formes variables en fonction du type de virus è Hélicoïdale (VMT, grippe) ou icosaèdrique (herpès) ou complexe (bactériophage) Ø Le génome : Il est isolé de la capside, il n’y a aucun échange avec celui-ci. Il renferme l’information génétique (ADN ou ARN). 1) Aspects biologiques du virus : - Non cellulaire - La taille est plus petite que 400 nm à invisible au microscope optique - Composition chimique spécifique à chaque virus - Constitué de protéines (min 60%) et d’acides nucléiques (max 40%) - La présence de protéines de surface sur la capside permet la fixation et l’entrée d’antigènes de surface (même procédé pour la vaccination) - Possède parfois une bicouche lipidique 2) Propriétés structurales des virus : Tous les virus possèdent une nucléocapside (= Acide nucléique + Capside) Les capsides sont des auto-assemblages de protomères d’un ou plusieurs protomères différents. Les virus peuvent être de forme : - Hélicoïdale 14 | P a g e Sordo Sanchez Norma - Icosaédrique (20 triangles) - Complexe 3) L’enveloppe virale : Il peut y avoir 2 types de virus : - Les virus nus : Ils ne possèdent pas d’enveloppe mais uniquement une capside et un acide nucléique - Les virus enveloppés : Ce sont des virus avec une membrane cellulaire (plasmique ou nucléaire) + glycoprotéines virales Les spicules ou glycoprotéines vont permettre à la particule virale de se fixer sur la cellule qu’il va infecter. Certaines protéines virales ont une activité enzymatique (réplication de l’acide nucléique, libération des particules virales,…). 15 | P a g e Sordo Sanchez Norma 4) Les protéines de surface : Les protéines de surface sont composées d’hémagglutinine et de neuraminidase, de protéine matrice et d’une bicouche lipidique. L’hémagglutinine et la neuraminidase vont permettre au virus d’entrée dans la cellule, il cible le système immunitaire (ce sont des antigènes). 5) Propagation des virus : - Les virus n’ont pas d’enzyme (sauf exception) car ils n’ont pas de métabolisme propre. - Les virus sont des parasites c’est-à-dire qu’ils détournent la cellule pour produire la particule virale. - Dans le monde extérieur le virus est une particule inerte (= virion) à qui n’a pas encore infecté la cellule. - La reproduction se fait au sein de la cellule hôte et à ses dépens à la cellule hôte meurt la plupart du temps ou travail pour le virus. Etapes : 1) Fixation : le virus se fixe sur la membrane plasmique de la cellule. 2) Entrée par endocytose pour les virus nus (sans enveloppe virale) et par fusion- lyse pour les virus enveloppés (entouré d’une enveloppe virale). Lorsque les virus sont enveloppés ils vont fusionner avec la membrane plasmique. Eclipse = temps ou le virus se situe dans la membrane plasmique sans être actif. 3) Décapsidation : libération du matériel génétique dans la capside. 4) Réplication 5) Synthèse des protéines de capside 6) Formation des virions : agents pathogènes. 7) Lyse cellulaire (=mort) ou bourgeonnement : 16 | P a g e Sordo Sanchez Norma Lyse –> la cellule éclate et donc meurt. Bourgeonnement à les cellules virales sortent un à un de la membrane plasmique. 6) Types d’infections virales : Infection aigue : les cellules éclatent et libèrent des particules virulentes. Ces particules vont aller dans d’autres cellules pour reproduire le cycle infecté jusqu’au moment où le système immunitaire se défend à guérison. 17 | P a g e Sordo Sanchez Norma Infection latente (éclipse) : le virus pénètre dans la cellule et peut rester dedans sans la détruire. Il va ensuite se développer (fatigue, stress) et reproduire le cycle infecté jusqu’au moment où le système immunitaire se défend à guérison. Infection chronique : infection en petite quantité mais en permanence pendant une longue durée. Le système immunitaire n’arrive pas à détruire cette infection il y a jamais de guérison. Virus maligne : infection au cours duquel la présence du virus va entrainer une modification de la cellule et donc la mort de la cellule. Ex : Cancer. 7) Cycle infectieux du VIH : Les VIH est un rétrovirus. Le matériel génétique est sous forme d’ARN Lors de la pénétration du virus dans la cellule il va y avoir une transcription inverse, c’est-à-dire que l’information ARN va être convertie en une information d’ADN à ARN génomique viral en ADN. Ensuite, cet ADN va se retrouver dans le noyau et va s’insérer dans les chromosomes humains ou il va se propager. Ce type d’infection est difficile à éradiquer car le système immunitaire ne détecte pas ce virus lorsqu’il est sous forme d’ADN. Il infecte ensuite les cellules du système immunitaire et les détruit. è Destruction du SI. Si le virus est détecté le SI tue les cellules touchées donc le SI et donc il se tue lui-même. Si on n’a plus de système immunitaire l’individu meurt d’une simple maladie. 18 | P a g e Sordo Sanchez Norma 5. Les bactéries Signifie petit bâtonnet en latin. - Organisme unicellulaire procaryote - Possède une membrane plasmique composé de 30% de phospholipides et de 70% de protéines - Possède de l’ADN circulaire double brin compacté dans le cytosol - Possède des ribosomes - Possède des plasmides à petit ADN double brin circulaire …. - Paroi en peptidoglycane (pas toujours) - Taille entre 0,5 et 15 µm - Forme arrondie, allongée ou spiralée - Possède une capsule (pas toujours) constituée de glycoprotéine qui augmente la virulence et la résistance - Possède un cytoplasme sans organites Il y a 2 types de pili : - D’ancrage : qui permet à la bactérie de s’accrocher sur un support - Sexuelle : qui permet les échanges de l’information génétique 19 | P a g e Sordo Sanchez Norma 1) Structure du peptidoglycane : La paroi est formée de peptidoglycane. Le peptidoglycane est composé d’une alternance de 2 acides (l’acide N- acétylmuramique et N-acétylglucosamine) solidaires les unes aux autres pas des pentaglycines du pont interpeptidique. Au niveau de ces pentaglycines du pont interpeptidique se trouvent des chaines peptidiques. Rôle : résistance mécanique à la paroi. 2) Paroi des bactéries Gram-positives : La membrane plasmique est recouverte d’une couche épaisse de peptidoglycane qui forme avec la présence d’acides gras la paroi. Ces acides gras permettent les échanges avec la membrane plasmique. La membrane plasmique contrôle la perméabilité. Entre la membrane plasmique et la couche de peptidoglycane il y a un espace, l’espace périplasmique. 20 | P a g e Sordo Sanchez Norma 3) Paroi des bactéries Gram-négatives : Elle est constituée de 2 membranes : - Membrane plasmique interne : elle est associée à des phospholipides et des protéines intrinsèques. - Membrane externe : elle est formée de 2 parties è Une partie interne contenant une fine couche de peptidoglycane è Une partie externe formée de bicouche lipidique et de protéines La paroi = membrane interne + fine couche de peptidoglycane + membrane externe. 21 | P a g e Sordo Sanchez Norma 4) Morphologies cellulaires bactériennes : La morphologie cellulaire bactérienne nous donne des informations sur la forme des bactéries et l’organisation des colonies. Il existe 4 formes : Ø Les coques : forme sphérique - Monocoques : 1 coque, ce sont des bactéries indépendantes Ex : acetobacter - Diplocoques : 2 bactéries liées Ex : neisseria gonorrhoea (gram négative) - Streptocoques : long filament 22 | P a g e Sordo Sanchez Norma - Staphylocoques : amas de bactéries Les staphylocoques dorés sont les bactéries les plus dangereuses que l’on retrouve fréquemment sur les plaies. Elles sont présentent sur notre peau mais elles sont non-pathogènes sauf s’il y a une plaie alors là elles deviennent dangereuses car elles résistent aux antibiotiques. Ø Les bacilles : forme de bâtonnet (gram -) 23 | P a g e Sordo Sanchez Norma Ø Les vibrions : forme de virgule (gram -) Ex : le vibrion du cholera (= infection gastro-intestinal) à il est très dangereux car il produit la toxine colérique, cette toxine entraine une perte d’eau par les cellules intestinales. Ø Les spirochètes : forme hélicoïdale A l’origine de la leptospira il affecte le système nerveux. 5) Nutrition : Ils peuvent être : - Autotrophes : ils captent le CO2 et le transforme en O2. Ca n’est jamais pathogène. Ex : les cyanobactéries - Hétérotrophes saprophytes : ils mangent les matières organiques en décomposition mais peuvent aussi infecter l’individu de manière opportuniste. - Hétérotrophes symbiotiques : ils vivent en symbiose dans l’être vivant dans lequel ils vivent. Ex : les bactéries de notre estomac avec lesquelles on vit en symbiose, on les nourrit et elles nous donnent des vitamines que nous ne savons pas fabriquer nous-même. 24 | P a g e Sordo Sanchez Norma - Hétérotrophes parasites : ce sont les bactéries les plus pathogènes pour l’homme car ils se nourrissent au dépend d’un autre être vivant et développent une pathologie. 6) Métabolismes énergétiques bactériens : Les bactéries ont 2 types de métabolismes : Ø Le métabolisme aérobie : il s’occupe de la respiration - Bactéries aérobies strictes : Elles ont absolument besoin d’oxygène (O2) pour se développer. - Bactéries aérobies facultatives : Elles peuvent se développer même sans la présence d’oxygène (O2). Elles produisent leur ATP grâce à l’O2 ou la fermentation. Ø Le métabolisme anaérobie : il s’occupe de la fermentation - Bactéries anaérobies strictes : Elles ont besoin d’un environnement sans oxygène (O2) sinon elles meurent. - Bactéries anaérobies tolérantes : Elles produisent de l’ATP par fermentation et peuvent supporter l’oxygène (O2) 7) Croissance bactérienne : La scissiparité = le mécanisme de division bactérienne et donc la bactérie se reproduit. La vitesse de reproduction dépend de : Ø la concentration des bactéries dans le milieu Ø l’oxygène si nous somme en aérobie Ø la quantité et le type de nutriments Ø la température du milieu : - si la température est inférieure à 0°C on est dans une période de latence des bactéries c’est-à-dire le temps pour que les bactéries s’habituent au milieu. - si la température est égale à 37° les bactéries sont pathogènes ou vivent en symbiose avec l’homme. - si la température est supérieure ou égale à 60°C les bactéries meurent. Celles qui résistent ne sont alors pas pathogènes pour l’homme. 25 | P a g e Sordo Sanchez Norma Ø pH du milieu : - si le milieu est acide il y aura des effets négatifs - si le milieu est neutre il sera pathogène ou en symbiose avec l’homme - si le milieu est basique ça ne changera rien à indifférent è Si les conditions sont favorables il y aura une division binaires (car le nombre double) toutes les 20-30min. è Si les conditions sont défavorables les bactéries meurent ou elles envoient des pores de défense (=sporulation). La croissance bactérienne dans un système ouvert est exponentielle : Nn = N0. 2n 26 | P a g e Sordo Sanchez Norma La croissance bactérienne dans un système fermé est composée de 4 phases : 1. La phase de latence : population de bactéries initiales. 2. La phase exponentielle : adaptation à l’environnement, c’est la phase de développement des bactéries lorsque toutes les conditions sont favorables. 3. La phase stationnaire : la quantité des nutriments baissent et les déchets augmentent, il n’y a plus d’évolution. 4. Phase de mortalité : il n’y a plus de nutriments (= plus d’énergie) les conditions deviennent alors défavorables et donc la reproduction s’arrête. 8) Contrôle de la prolifération des bactéries : La reproduction peut être contrôlée par différents outils : Ø Les agents physiques : - Les rayonnements UV - L’augmentation de la température - La diminution de la température qui va empêcher la croissance et donc tuer les bactéries. Ø Les désinfectants : Ce sont des substances chimiques qui tuent les bactéries. Ils sont utiles sur des objets ou surfaces non vivantes. Ø Les antiseptiques : Ce sont des substances chimiques qui tuent les bactéries ou qui ralentissent la croissance des bactéries. Ils peuvent être appliqués sur des plaies. Ø Les antibiotiques : Ce sont des molécules qui vont cibler très spécifiquement une fonction bactérienne afin de la détruire. Etant donné qu’ils sont très spécifiques ils n’ont quasiment aucun effet sur les cellules eucaryotes. 27 | P a g e Sordo Sanchez Norma Ø L’hygiène Ø Les vaccins : Injection d’une molécule dans l’organisme qui ressemble à une bactérie afin de faire réagir le système immunitaire. En 1928, Fleming découvre la pénicilline. La pénicilline est produite par le penicillium qui sert à détruire les bactéries. Certaines bactéries arrivent à supporter les antibiotiques à cause de l’usage trop fréquent et facile de ceux-ci. 6. Les champignons microscopiques Ø Eucaryotes Ø Pluricellulaires (= moisissures) ou unicellulaires (=levures) Ø Hétérotrophes Ø Nutrition par absorption Ø Hyphe (= long filament) et mycélium (=réseau ramifié d’hyphe) ou levure Ø Paroi cellulaire en chitine (polysaccharide) La plus grande partie du cycle unicellulaire se fait en levure. La plus grande partie du cycle est sous la forme filamenteuse à moisissures 28 | P a g e Sordo Sanchez Norma 1) Mode de nutrition : Hétérotrophe : - Saprophytisme - Symbiose - Parasitisme (les mycoses) 2) Métabolismes énergétiques : Toutes aérobioses : respiration Sauf la levure qui effectue la respiration et la fermentation donc aérobiose et anaérobiose. 3) Conditions idéales de développement : Ø Chaleur Ø Humidité Ø Légère acidité Ø Nutriments 4) Reproduction : La reproduction est essentiellement asexuée sauf dans certaines conditions elle est sexuée : - La levure : par bourgeonnement - Le champignon à mycélium : par sporulation = libération dans l’environnement de petites cellules reproductrices qui vont par fusion effectué une reproduction sexuée. 5) Exemple : Ø Les dermatophytoses : ils se nourrissent de la kératine sur la peau. Les plus courants sont à le pied d’athlètes et l’onychomycose Ø Les aspergilloses : ils ne nous contaminent pas mais chez les patients fragilisés ils peuvent avoir une infection opportuniste. Ils surviennent lorsque les défenses immunitaires sont fragilisées. 29 | P a g e Sordo Sanchez Norma 7. Les protozoaires Ø Eucaryotes Ø Pas d’organisation tissulaire complexe Ø Beaucoup sont unicellulaires Ø Chimio-organotrophes ou hétérotrophes Le plasmodium 1) Exemple : Ø Le plasmodium : Il cause la malaria. Cette maladie est transmise à l’homme par un moustique femelle lorsqu’elle prend son repas sanguin. Lors de ce repas elle injecte son parasite dans le sang qui va se développer dans les cellules du foie puis dans les globules rouges entrainant une réaction immunitaire avec de la fièvre. Il va ensuite être réinjecté dans une autre femelle moustique lors qu’elle viendra piquer cet individu. 30 | P a g e Sordo Sanchez Norma Mérozoites dans les GR Ø Le trypanosome : C’est un parasite qui se développe dans une mouche. Lorsque la mouche pique l’homme ce parasite passe dans le sang de celui-ci. Le trypanosome reste dans le sang puis se déplace via les ganglions lymphatiques dans le cœur et ensuite dans le cerveau. Il n’affecte pas une cellule mais se développe dans le sang humain. Il provoque des troubles du sommeil. 31 | P a g e Sordo Sanchez Norma Ø Le toxoplasme : Il se développe dans le muscle d’un mammifère (souvent chez le chat). Après s’être développé il va former des œufs qui vont se retrouver dans les selles du chat et qui vont ensuite contaminer d’autres espèces (les rongeurs) dont les chats à nouveau. L’homme peut également être contaminé lorsqu’il nettoie le bac du chat. Ça peut être très dangereux lorsque cela touche une femme enceinte car le fœtus peut être contaminé. Si le fœtus est contaminé sont système nerveux sera touché et donc il y aura une modification de son comportement. è La souris n’aura plus peur du chat. 8. Les prions Les prions sont des protéines infectieuses (1 seule protéine) qui sont présentent dans le tissu nerveux et qui peuvent subir des modifications de leur structure. Transmission par la nourriture ou lors de traitement. Il y a 2 conséquences à ce changement de forme : - Cristallisation dans le système nerveux = anomalie - Ensemble de protéines normales si une seule est anormale elle provoquera un changement de structures des protéines normales et donc un dysfonctionnement du tissu nerveux. Vaches folles 32 | P a g e