Cours 2 Cytologie 2 Octobre 2023 PDF

UNIVERSITE HASSIBA BEN BOUALI CHLEF CYTOLOGIE: LA CELLULE BACTERIENNE 1ère ANNEE MEDECINE  LA CELLULE PROCARYOTE:LA CELLULE BACTERIENNE Définition des procaryotes L’organisme procaryote est un être unicellulaire sans vrai noyau = matériel génétique libre dans le cyt...

UNIVERSITE HASSIBA BEN BOUALI CHLEF CYTOLOGIE: LA CELLULE BACTERIENNE 1ère ANNEE MEDECINE  LA CELLULE PROCARYOTE:LA CELLULE BACTERIENNE Définition des procaryotes L’organisme procaryote est un être unicellulaire sans vrai noyau = matériel génétique libre dans le cytoplasme(non limité d’une enveloppe). Les cellules procaryotes ne possèdent pas de noyaux et possèdent un ADN circulaire ou linéaire, situé dans le cytoplasme.  La réplication, la transcription et la traduction de l’ADN se fait directement dans le cytoplasme. Les membranes des procaryotes ne possèdent pas de stérols mais elles sont doublées d’une couche de peptidoglycane formant la paroi cellulaire. La substance fondamentale du cytoplasme est appelé le cytosol qui est rigide chez les procaryotes. Les procaryotes ne possèdent ni organites ni cytosquelette.  1/ DEFINITION DE LA CELLULE BACTERIENNE Les bactéries sont des micro-organismes vivants procaryotes, unicellulaires. Leur taille est réduite, la plupart mesurent entre 1 et 10 μm La cellule bactérienne est un microorganisme unicellulaire simple, qui se caractérise par : l’absence de noyau : l’ADN est libre dans le cytoplasme. la présence d’un seul chromosome circulaire. l’absence de mitochondries. son mode de reproduction : par scissiparité : donc il n’ya ni mitose, ni méiose. Organisation générale de la cellule procaryote (bactérie)  2/SPECIFICITES MORPHO-FONCTIONNELLES 2.1. Morphologie et association des bactéries Les bactéries se présentent sous plusieurs formes différentes sphériques (coques), allongées ou en bâtonnets (bacilles), des formes plus ou moins spiralées (spirilles), etc. Les bactéries de beaucoup d’espèces se regroupent de différentes façons. Les arrangements bactériens les plus fréquents sont par paire (diplocoque, diplobacille) par tétrade ou en amas plus ou moins réguliers (staphylocoque) et en chaînettes (streptocoques, streptobacilles). FORMES ET MODE D’ASSOCIATION DES BACTERIES FORMES ET MODE D’ASSOCIATION DES BACTERIES 2.2. Composants des bactéries La cellule procaryote est constituée par : Une membrane plasmique : composée de lipides et de protéines, pauvre en glucides et dépourvue de cholestérol. Un cytoplasme homogène, limité par une membrane plasmique, qui renferme des ARN solubles (ARN messager et ARN de transfert), et ARN ribosomal. Un nucléoïde : équivalent du noyau, formé d’une seule molécule d’ADN circulaire représentant le chromosome bactérien.  Des plasmides : ce sont des fragments d’ADN extra chromosomiques circulaires et localisés dans le cytoplasme. Des ribosomes : visibles dans le cytoplasme, le plus souvent groupés en polyribosomes. Un mésosome : il s’agit d’une invagination de la membrane plasmique, sur laquelle se fixe l’ADN bactérien. Des structures inconstantes comme le flagelle , des pilis (poils) et une capsule de nature polysaccharidique, amorphe, souvent très mince.  2.3. Métabolisme Les bactéries, comme toutes les autres cellules, ont besoin d’énergie. L’ATP est commune à toutes les formes de vies. Elles peuvent ainsi utiliser une très large variété de source de carbone et/ou d’énergie. Chez les organismes aérobies, l’oxygène est utilisé comme accepteur d’électrons. Chez les organismes anaérobies, d’autres composés inorganiques comme le nitrate, le sulfate ou le dioxyde de carbone sont utilisés comme accepteurs d’électrons. 2.4. Mode de reproduction Les bactéries se reproduisent de façon asexuée selon un mode de division cellulaire appelée scissiparité ou fission binaire. Le matériel génétique est tout d’abord dupliqué (par réplication de l’ADN), La bactérie s’allonge puis la synthèse d’un septum transversal au milieu de la cellule, aboutissant à la séparation des deux cellules filles identiques à la cellule mère. Ainsi, la descendance d’une cellule bactérienne est un clone de cellules génétiquement identiques, appelé colonie. Mode de reproduction des bactéries  3/EXEMPLES DE BACTERIES 3.1. Bactéries symbiotiques (Escherichia coli) Escherichia coli est un bacille à Gram négatif aérobie- anaérobie facultatif appartenant à la famille des entérobactéries qui colonisent le tube digestif de l’homme et des animaux. La niche écologique de E. coli est le tube digestif et plus particulièrement le côlon où il constitue, chez la plupart des mammifères, l’espèce prédominante du microbiote aérobie. Son acquisition se fait à partir du microbiote maternel chez le nouveau-né, puis par voie orale, à partir de l’alimentation principalement. Escherichia co  3. 2. Bactéries pathogènes (streptocoques) Les streptocoques sont des cocci ovoïdes ou sphériques, groupés en chaînettes, à Gram positif. Ils sont responsables de nombreux troubles, tels que pharyngite, pneumonie, infections cutanées , des plaies, et endocardite. Streptococcus pneumoniae 3.3. Bactéries pathogènes (staphylocoques) Les Staphylocoques sont des Cocci à Gram positif classiquement disposés en amas. S. aureus est un germe très important aussi bien dans les infections communautaires que nosocomiales. Staphylocoqu e doré 3.4. Bactéries pathogènes (Salmonella typhi) Les salmonelles sont des bacilles à coloration de Gram négative. La transmission de Salmonella typhi et paratyphi se fait de personne à personne ou par consommation d’eau ou d’aliments contaminés par des selles de personnes infectées. Salmonella typhi  4/LES COMPOSANTS ULTASTRUCTURAUX ESSENTIELS ET FACULTATIVES Structures constantes Structures inconstantes essentielles facultatives Retrouvées chez toutes les Présentes chez certaines bactéries bactéries ▪Capsule ▪Paroi ▪Mésosome ▪membrane plasmique ▪Plasmide ▪Cytoplasme ▪Inclusions cytoplasmiques ▪Nucléoide (Chromosome) ▪Pilis ▪Ribosomes ▪Flagelles Les composants ultrastructuraux essentiels et facultatifs Glycogène , lipides, Déplacement dans l’ eau  4.1. Les composants ultrastructuraux essentiels 1.1. Paroi bactérienne La paroi bactérienne est une enveloppe rigide assurant l'intégrité de la bactérie, donc responsable de la forme des cellules. Elle mesure 8 à 30μm d’épaisseur. La partie commune à toutes les parois bactériennes est le peptidoglycane (ou muréine), enveloppe la plus interne. Elle est mise en évidence par la coloration de Gram.  Il existe des bactéries « gram + » et des bactéries « gram – ». Les bactéries gram + : elles retiennent le colorant, coloration violette. Ex : les staphylocoques. Les bactéries gram – : sont beaucoup plus perméables au colorant, coloration rose. Ex : Escherichia-coli. La différence structurale de la paroi entre les bactéries Gram + et les bactéries Gram - permet de comprendre la différence de sensibilité aux antibiotiques entre les deux.  4.1.2. La membrane plasmique La membrane plasmique des bactéries ressemble sur de nombreux points à celle des cellules eucaryotes : Elle est formée d’une double couche de phospholipides, avec des protéines membranaires et quelques chaînes glucidiques localisées du côté externe. Elle ne contient pas de cholestérol. Présente chez toutes les bactéries, elle est le lieu de plusieurs réaction métaboliques. Elle accomplit un rôle de contrôle des échanges entre les milieux intérieur et extérieure. Elle permet l’apport des nutriments et l’élimination des déchets. Structure de la membrane plasmique 4.1.3. Le cytoplasme Le cytoplasme contient un grand nombre de macromolécules. Il est le siège des réactions métaboliques. Le cytosol chez les procaryotes est le siège de la majorité des réactions chimiques du métabolisme. Il contient beaucoup d’eau ainsi que des ions et des protéines. 4.1.4. Le nucléoïde Le nucléoïde est une région de forme irrégulière, non délimitée par une membrane, dans laquelle est concentré le chromosome bactérien. L'ADN se présente sous forme d'une molécule bicaténaire (chromosome bactérien ou nucléoïde), généralement, unique, de forme circulaire. L'ADN est en contact direct avec les ribosomes. De ce fait, la traduction des ARNm commence dès le début de leur synthèse. 4.1.5. Ribosomes Les ribosomes sont présents dans le cytoplasme. Les ribosomes sont répartis à la périphérie du nucléoïde. Ce sont des éléments complexes, formés de protéines et d’acide ribonucléique (ARNr) et sont souvent groupés en amas qu’on appelle polyribosomes ou polysomes. Leur rôle est de synthétiser les protéines en assurant la traduction de l’information génétique portée par l’ARN messager. es composants ultrastructuraux facultatifs. 2.1. Capsule La capsule est une structure extérieure, plus ou moins épaisse qui entoure la paroi de certaines bactéries. Sa production n’est pas systématique dans une population bactérienne. Elle est influencée par les constituants du milieu. Composition chimique de la capsule est le plus souvent polysaccharidique parfois protéique ; La capsule protège la bactérie de la phagocytose et des agents physicochimiques ; Elle peut être mise en évidence au microscope optique par la réalisation d’une suspension bactérienne dans de l’encre de chine. On observe alors la capsule sous forme d’un halo clair, on parle de 4.2.2. Mésosomes Les mésosomes coloration sont des invaginations de la membrane plasmique qu’on négative. trouve chez les bactéries Gram positives le plus souvent, mais aussi chez les Gram-négatives. 4.2.3. Plasmides Ce sont des petites molécules d'ADN extrachromosomique circulaires à réplication autonome qui confèrent aux bactéries une résistance aux antibiotiques, à certaines substances toxiques etc.. Ils sont présents dans de nombreuses bactéries. Les plasmides comportent souvent des gènes conférant des avantages sélectifs : Plasmides de résistance : les plasmides de résistance portent des gènes codant pour des enzymes capables d’inactiver ou de modifier certains antibiotiques et confèrent donc une résistance aux antibiotiques chez les bactéries qui les contiennent. Plasmides de virulence : les plasmides de virulence portent des gènes codant pour des toxines ou autres substances dangereuses, rendant les bactéries plus pathogènes. Plasmides métaboliques : les plasmides métaboliques portent des gènes d’enzymes qui métabolisent divers substances telles que des sucres, des pesticides, etc. 4.2.4. Inclusions cytoplasmiques De nombreux granules de matière organique ou inorganique, que l’on appelle inclusions cytoplasmiques se trouvent dans le cytoplasme des bactéries. Les inclusions organiques sont le plus souvent des réserves énergétiques et contiennent du glycogène ou des lipides. Une inclusion organique remarquable, la vacuole gazeuse, est présente chez de nombreuses cyanobactéries et leur permet de flotter à la surface. Les inclusions inorganiques peuvent contenir du phosphate, et parfois du souffre que certaines bactéries emmagasinent temporairement. 4.2.5. Pilis Les pilis sont des évagination de la membrane plasmique se situant à la surface de la paroi de nombreuses bactéries. Ils sont fréquents chez les bactéries Gram négatif et rares chez les Gram positif. On les distingue en deux catégories, de morphologie et de fonction distinctes : les pilis communs et les pilis sexuels. Les pilis communs : sont nombreux (de 100 à 200), courts et rigides. Ils sont constitués par la polymérisation d’une protéine : la piline. Ils ont un rôle de fixation qui permet aux bactéries de s’attacher aux cellules eucaryotes. Cette capacité à se fixer est fortement liée au pouvoir infectieux de certaines espèces bactériennes. Les pilis sexuels sont plus longs et moins nombreux (de 1 à 4). Ils permettent l’échange de matériel génétique entre deux bactéries par le phénomène de conjugaison bactérienne. 4.2.6. Flagelles Les flagelles sont des structures en forme de filaments longs (peuvent atteindre plusieurs fois celle de la bactérie) et très fins. Ils sont attachés sous la membrane plasmique, servant au déplacement de plusieurs sortes de bactéries. Ils sont constitués d’une protéine contractile : la flagelline.  5/ RESISTANCE BACTERIENNE 5.1. Résistance bactérienne par les plasmides Les gènes de résistance aux antibiotiques peuvent être transmis d'une espèce à l'autre par des plasmides, éléments d'ADN extrachromosomiques capables de réplication indépendante du chromosome. La transmission de plasmides d’une bactérie donneuse à une bactérie receveuse se fait par la conjugaison. La conjugaison est une méthode non sexuée utilisée par les bactéries afin de s’échanger des informations génétiques. Les gènes de résistance aux antibiotiques présents sur le plasmide peuvent très rapidement se propager dans la population mondiale de bactéries. Le transfert de plasmide se fait en 4 grandes étapes: 1.Reconnaissance entre donneur et accepteur grâce à l’interaction entre le pilus sexuel et certaines protéines présentes sur l’extérieur de la membrane de la bactérie accéptrice ; 2.Transfert d’un des deux brins du plasmide de la bactérie donneuse à la receveuse et synthèse, en même temps, du brin complémentaire chez la bactérie donneuse afin de garder un plasmide avec un ADN double-brin ; 3. Synthèse du brin complémentaire chez l’accepteur ; Transfert du plasmide lors de la conjugaison  5.2. La sporulation L’endospore ou spore est une structure qui se forme au sein du cytoplasme de certaines espèces de bactéries à gram positif lorsque les conditions environnementales sont défavorables (stress nutritif, dessiccation, chaleur... ). L’endospore permet à la bactérie de survivre longtemps à ces conditions défavorables dans un état de vie ralentie (état de dormance). Elle représente donc une forme de résistance et de dissémination. Spore bactérienne  6/ COLORATION DE GRAM 6.1. But de la coloration de Gram La coloration de Gram, du nom du bactériologiste danois Hans Christian GRAM qui l’a mis au point en 1884 est une technique appliquée à l’étude de la composition chimique de la paroi bactérienne ce qui permettra une distinction et une classification des bactéries. 6.2. Principe de la coloration de Gram Coloration primaire : on verse quelques gouttes de violet de gentiane en bout de lame et on les fait glisser le long de la lame ; Fixation : on étale une solution de lugol sur l’échantillon puis on rince à l’eau déminéralisée pour éliminer l’excédent ; Décoloration : on verse goutte à goutte de l’alcool ou un mélange alcool- acétone sur la lame inclinée ; Re-coloration : on verse de la safranine ou de la fuchsine en bout de lame puis on lave doucement à l’eau déminéralisée. 2 variétés de bactéries seront identifiées après observation en microscopie photonique Bactéries Gram + (en violet) Bactéries Gram – (en rose ) 7/COMPOSANTS MOLECULAIRES DES PAROIS GRAM+ ET GRAM- 7.1. Composants moléculaires de la paroi Gram+ La paroi des bactéries à GRAM positif a une épaisseur de 20 à 80nm. Elle est principalement composée du peptidoglycane La paroi contient des protéines, elle est pauvre en lipides mais riche en constituants secondaires : les acides teïchoïques et les acides teïchuroniques Comme la paroi de ces bactéries est plus épaisse, celles-ci sont plus résistantes à la déshydratation, aux chocs physiques et aux antibiotiques. 7.2. Composants moléculaires de la paroi Gram- La paroi des bactéries à GRAM négatif est plus fine de 10 à 20 nm et plus complexe. Elle est composée de deux éléments : le peptidoglycane et une membrane externe. Le peptidoglycane est présent en une seule couche de 1 à 5nm d’épaisseur La membrane externe surmonte le peptidoglycane, comporte deux feuillets. Le feuillet interne est composé de phospholipides similaires à ceux de la membrane cytoplasmique, le feuillet externe est composé de : lipopolysaccharides ou LPS, responsable de la spécificité antigénique de surface des bactéries à GRAM négatif. Il y ‘a dans la membrane externe, des porines. Structure de la paroi bactérienne des bactéries Gram positif et Gram négatif  Aspect tridimensionnel des 2 types de paroi Gram - Paroi 10 à 20 nm Réseau Paroi 20 à 80 nm Gram+ Membrane plasmique 8/CRITERES DISTINCTIFS ENTRE LA CELLULE ANIMALE ET LA CELLULE Propriétés PROCARYOTE Procaryotes BACTERIENNE Eucaryotes Représentants Bactéries principalement champignons, plantes, animaux... Taille typique 1–10 µm 10–100 µm Nucléoïde ; pas de Noyau avec une enveloppe Noyau véritable noyau délimité nucléaire ; présence de par une enveloppe ; pas de nucléole nucléole ADN Circulaire (un seul Molécules linéaires chromosome), sans (chromosomes) avec des histones ; protéines histones Synthèse Se déroulent tous deux Synthèse d’ARN dans le ARNm/protéines dans le hyaloplasme noyau ; synthèse de protéines dans le cytoplasme Membrane Phospholipides, protéines, Phospholipides, cholestérol, plasmique peu de glucides et protéines et glucides absence de cholestérol Organites Absence d’organite REG, REL, appareil de Golgi, mitochondries... Reproduction Scissiparité Mitose et Méiose (formation de gamètes)