Cours de bactériologie 2024-2025 PDF

Institut supérieur des sciences infirmières de Tunis COURS DE bactériOLOGIE Pour les premières années sciences infirmières Préparé par : Dr Asma NEFFATI Année universitaire : 2024-2025 I- Définition : Les bactéries sont des êtres v...

Institut supérieur des sciences infirmières de Tunis COURS DE bactériOLOGIE Pour les premières années sciences infirmières Préparé par : Dr Asma NEFFATI Année universitaire : 2024-2025 I- Définition : Les bactéries sont des êtres vivants unicellulaires dont la plupart sont visibles en microscopie optique. Elles sont appelées procaryotes car elles ne possèdent pas de membrane nucléaire : le matériel génétique est libre dans le cytoplasme. Les bactéries possèdent de l’ADN et de l’ARN et elles se reproduisent par division binaire, dite aussi scissiparité. Plusieurs bactéries pathogènes peuvent se développer de façon autonome. II- Moyens d’étude : Observations microscopiques : 1-1- Microscope optique ordinaire : - Examen à l’état frais : examen entre lame et lamelle. - Examen après coloration :. Coloration Gram : * les bactéries à Gram positif (coloration violette) * les bactéries à Gram négatif (coloration rose). Coloration au bleu de méthylène. Coloration de Ziehl Neelson 1-2- Microscope électronique (recherche). Observation des bactéries au microscope optique Observation des bactéries au microscope électronique 2 III- Morphologie bactérienne : 1- Forme :  - Formes arrondies ou sphériques : Coques. En amas, grappes (staphylocoques), chainettes (Streptocoques), diplocoques (pneumocoque). - Formes intermédiaires : coccobacilles (Haemophilus influenzea) - Formes allongées en forme de bâtonnet : bacilles Extrémités carrées : Bacillus anthracis Extrémités effilées : Fusobacterium Plésiomorphes : Corynebacterium diphtheriae Incurvées : vibrions Vibrio cholerae - Formes spiralées : flexibles : Spirochètes (treponema pallidum), rigide (Spirilles). Morphologie des bactéries 2- Taille : Les bactéries présentent une grande diversité de tailles et de formes. Les cellules bactériennes typiques ont une taille comprise entre 0,5 et 5 µm de longueur. Les bactéries les plus petites ont une taille d’environ 0.2µm (Chlamydia) et les plus longues certains Spirochètes qui peuvent atteindre 250µm de long. IV- Structure anatomique de la bactérie : On distingue dans une bactérie des éléments constants, retrouvés chez toutes les bactéries et des éléments inconstants. 1- Les éléments constants : a) La paroi bactérienne : elle est présente chez toutes les espèces bactériennes à l’exception des mycoplasmes. Elle entoure la bactérie et constitue la structure constante la plus externe. La coloration de Gram permet de distinguer les bactéries à paroi épaisse des bactéries à paroi fine. Coloration de Gram : Les différences de constitution et de structure chimique des parois bactériennes permettent d’établir le principe de la coloration élaborée par le bactériologiste Hans Christian Gram (1884). Son avantage est de donner une information rapide sur les bactéries présentes dans un produit ou un milieu tant sur le type que sur la forme. Ainsi, les scientifiques peuvent distinguer les bactéries à Gram positif, dotées d'une simple paroi avec une grande quantité de peptidoglycane, des bactéries à Gram négatif, composées de moins de peptidoglycane mais pourvues d'une membrane externe supplémentaire. Les différentes étapes de cette coloration : 1. Coloration par le violet de gentiane ou cristal violet. Laissez agir de 30 secondes à 1 minute, puis rincez à l'eau 2. Fixation du violet au lugol (solution d'iode iodo-iodurée) : étalez le lugol et laissez agir le même temps que le violet de gentiane ; rincez à l'eau. 3. Décoloration (rapide) à l'alcool (+acétone) est l'étape la plus importante de la coloration : versez goutte à goutte l'alcool ou un mélange alcool-acétone sur la lame inclinée obliquement, et surveillez la décoloration qui doit être rapide. Le filet doit être clair à la fin de la décoloration. Rincez abondamment avec de l'eau déminéralisée pour stopper la décoloration. Attention, l'utilisation abusive de l'alcool aura pour conséquence de rendre toutes les bactéries gram négatif. 4 4. Recoloration à la safranine ou à la fuchsine. Mettez de l'eau distillée sur la lame et quelques gouttes de fuchsine. Laissez agir de 30 secondes à 1 minute. Lavez doucement à l'eau déminéralisée. Séchez la lame sur une platine chauffante à 50°C. 5. Observez avec une goutte d'huile à immersion objectif 100. Les étapes 1 et 2 colorent en violet le contenu de la bactérie. Le violet de gentiane se fixe sur les composants cytoplasmiques de toutes les bactéries. Le lugol permet de fixer cette coloration interne. L'étape 3 (alcool) sert à décolorer le cytoplasme des bactéries qui seront dites « Gram négatives ». En effet, celles-ci ont une paroi pauvre en peptidoglycanes - donc plus fine - qui va laisser passer l'alcool (molécule hydrophile) ou le mélange alcool-acétone, et qui décolorera le cytoplasme en éliminant le violet de gentiane. Au contraire, pour les bactéries dites « Gram positif » la paroi constitue une barrière imperméable à l'alcool car elle est composée d'une « couche » de peptidoglycanes plus importante, donc de ce fait plus épaisse. Elles resteront alors de couleur violette. L'étape 4 est une contre-coloration ayant pour but de donner aux bactéries Gram négatives précédemment décolorées une teinte rose permettant de les visualiser au microscope. Les bactéries à Gram positif restées violettes seront évidemment insensibles à cette contre-coloration plus pâle que le violet imprégnant leur cytoplasme. Schéma de la paroi bactérienne des Gram - et Gram + Bactéries à Gram - Bactéries à Gram + Rôles de la paroi : ∙ elle assure le maintien de la forme de la bactérie ∙ elle assure une protection contre la pression osmotique intracellulaire (car forte concentration en métabolites à l’intérieur de la cellule ce qui favorise l’entrée de l’eau)  ∙ elle joue un rôle déterminant dans la spécificité antigénique des bactéries ∙ elle permet la fixation des bactériophages : ils reconnaissent des récepteurs localisés sur le peptidoglycane des Gram (+) ou la membrane externe des Gram (-). Cette propriété est utilisée pour l’identification de certaines bactéries : c’est la lysotypie. ∙ elle participe à la mobilité : en effet, les flagelles sont implantés dans la membrane cytoplasmique mais ne peuvent pas fonctionner en absence de peptidoglycane ∙ elle joue un rôle dans la toxicité : chez les Gram (-), le LPS est une endotoxine (effet toxique porté par le lipide A) qui peut donner fièvres et lésions ∙ elle joue un rôle dans la perméabilité : la paroi laisse passer de petites molécules comme l’eau, les sels minéraux ou des métabolites simples. Par contre elle est plus ou moins perméable à certains solvants (exemple l’alcool) ∙ elle est le support de l’action de certains enzymes exogènes (lysozyme) ou endogènes (auto-lysines) et de certains antibiotiques, notamment les bêtalactamines (pénicillines) qui inhibent la synthèse du peptidoglycane. 6 b) Le cytoplasme : On y rencontre : ∙ Protéines (chez E.Coli, on trouve environs 1000 enzymes) ∙ Ribosomes : ils sont constitués de 63% d’ARN + 37% de protéines. ∙ Granules de Stockage : (amidon, lipides, phosphate, gaz) présentes selon les nutriments environnants = réserve rapide. c) La membrane cytoplasmique : elle est située sous la paroi et elle est formée par des phospholipides et des protéines. Ses principales fonctions sont : ∙ Rôle de barrière semi-perméable (ou semi sélective) : elle permet le passage de molécules lipophiles et empêche le passage des molécules hydrophiles ∙ Site de fixation des flagelles ∙ Possède des protéines membranaires ayant pour rôles : * Enzymes responsables de la biosynthèse et de l’excrétion dans l’espace péri plasmique de molécules nécessaires à la synthèse de la paroi  * Enzyme de la chaine respiratoire permettant la synthèse d’ATP (rôle équivalent à celui des mitochondries des eucaryotes) * Transporteurs de diverses molécules (ions, sucres,…) dans les 2 sens. d) Le Chromosome bactérien : c’est le support de l’information génétique. Il est composé de séquences essentiellement codantes disposées linéairement : gènes de structure, gènes régulateurs. Le chromosome bactérien n’est pas entouré d’une membrane nucléaire, il est de taille variable (0.6 à 6.3Mpb) L’ADN génomique est un ADN double brin, circulaire, formé par une succession d’unités appelées nucléotides. 1 nucléotide = groupement phosphoré + sucre à 5 atomes de carbone (désoxyribose) + base purique [adénine (A) ou guanine (G)] ou pyrimidique [cytosine C) ou thymine (T)]. 2- Les éléments facultatifs : a) La capsule : elle est en général de nature polysaccharidique, et quelquefois polypeptidique. Elle est compacte et attachée à la paroi ; et peut-être visualisée par l’encre de chine. Les bactéries sauvages capsulées donnent des colonies lisses (S ou « smooth ») ou muqueuses (Klebsiella pneumoniae) et les bactéries mutantes non capsulées donnent des colonies rugueuses (R Pour « rough »). Ses principaux rôles sont : - De protection : contre les UV, la dessiccation, les agents physiques et chimiques - Dans le pouvoir pathogène : ∙ elle s’oppose à la phagocytose en diminuant l’adhésion de bactéries aux macrophages ∙ elle exerce un chimiotactisme négatif sur les leucocytes ∙ elle empêche la pénétration des antibiotiques : ainsi pour certains germes (ex : pneumocoques), une perte de la capsule correspond à une perte de la virulence. - Antigénique : les Ag capsulaires sont responsables de la spécificité sérologique. A partir de cette propriété, une classification peut être établie (ex : 70 types sérologiques différents chez streptococcus pneumonie). b) Les Flagelles ou cils : ce sont de fins fils ondulés, insérés au corps bactérien. Ils sont de nature protéinique. On distingue : ∙ Les flagelles implantés tout autour de la bactérie (disposition péritriche), on dit que le microbe est péritriche. ∙ Les flagelles implantés sur une ou deux extrémité (s) de la bactérie (disposition polaire) ∙ Selon la présence de un ou plusieurs flagelles, on dit que le microbe est monotriche, amphitriche ou lophotriche. 8 Différentes dispositions des flagelles  Microscopie électronique d’une bactérie Lophotriche c) Les pili ou fimbriae: ∙ Pili communs : ils sont plus ou moins longs, péritriches ou polaires et ont un rôle dans l’adhésion aux épithéliums et dans la mobilité. ∙ Pili sexuels : ils sont longs et peu nombreux, chez les bactéries mâles ayant un plasmide F. Leur rôle réside dans le contact inter bactériens au cours de la conjugaison. Le pili sexuel nécessaire à la conjugaison est codé par un gène situé sur le plasmide F. d) Les plasmides : ce sont de petites molécules d’ADN bicaténaire, circulaire, surenroulé, ayant une réplication indépendante de celle du chromosome. Ils ont comme Caractéristiques : - Tailler variable : 2 à 300 kbp - Nombre variable par cellule : 1 à 600 copies - Capables de se propager d’une bactérie ou d’une espèce à une autre par un processus de conjugaison ou de transformation - Peuvent porter des gènes de virulence (souches pathogènes) ou de résistance aux antibiotiques /antiseptiques (souches multi résistantes) - Peuvent porter des gènes métaboliques favorisant l’implantation de la bactérie dans un milieu particulier. e) Les spores : une spore est un organite facultatif produit par des bacilles Gram+ essentiellement pour résister à des conditions de vie défavorables (manque de nutriments, température trop élevée, salinité …), c’est une forme de résistance : repos cellulaire, déshydratation. La sporulation est le passage de la forme végétative à la spore et la germination est la  transformation de la spore en bactérie active. Sporulation – Germination des bactéries 10 Structure d’une cellule bactérienne V- Les conditions normales de croissance et de multiplication : Pour assurer leur croissance, les bactéries ont des besoins nutritifs, énergétiques et physico chimiques. 1- Les besoins nutritifs :  - Source d’eau - Source de carbone - Source d’azote - Source d’éléments minéraux (soufre, phosphore) - Facteurs de croissance : essentiels pour les bactéries auxotrophes qui ont besoins, en plus des éléments ci-dessus, d’un ou de plusieurs facteurs de croissances tels que des vitamines. Les bactéries qui n’ont pas besoin de facteurs de croissances sont dites prototrophes. 2- Les besoins énergétiques : L’énergie peut être fournie aux bactéries soit à partir de la lumière, soit à partir des réactions d’oxydation biologiques, soit à partir de la respiration ou de la fermentation. 3- Les besoins physico-chimiques : a) L’oxygène : on distingue les bactéries - Aérobies sctrictes : elles ont besoins d’oxygène pour leur croissance - Microaérophiles : elles ont besoin de faibles quantités d’oxygène - Aéroanaérobies facultatifs : peuvent se développer en absence ou en présence d’oxygène (la majorité des bactéries d’intérêt médical) - Anaérobies stricts : ne peuvent se développer qu’en absence d’oxygène. b) La température : Elle influence aussi bien la multiplication que le métabolisme bactérien. Les différentes espèces ont une température : - minimale : à laquelle ils peuvent se développer - optimale : c'est la meilleure à laquelle ils peuvent se développer - maximale : au-delà de laquelle ils ne peuvent pas se développer Selon leur température optimale, les microorganismes sont dits: - psychrophiles: entre 0 et 15°, (optimum = 10°C) (Pseudomonas, Aeromonas) - mésophiles: entre 20 et 40° (majorité des bactéries) (optimum : 30-37°C) -  thermophiles: entre 45 et 55° (Bacillus, Clostridium) c) Le pH : Il influence l’équilibre ionique du milieu, les réactions métaboliques et l’activité enzymatique. Les milieux de culture doivent avoir un pH favorable à la croissance de l'espèce recherchée. C’est la raison pour laquelle ces derniers contiennent généralement des tampons (ex : K2HPO4, KH2PO4). Selon leur pH optimal de croissance on distingue des bactéries : acidophiles (1