Microbiologie Générale - Notes de Cours (PDF)

La microbiologie générale Pr. Mohammed OUHSSINE NATURE ET ETENDUE DU MONDE DES ETRES VIVANTS Classification du monde des êtres vivants Système à 3 règnes Composition du groupe des protistes C’est un groupe hétérogène dans lequel on classe aussi bien les protozoaires, algues,...

La microbiologie générale Pr. Mohammed OUHSSINE NATURE ET ETENDUE DU MONDE DES ETRES VIVANTS Classification du monde des êtres vivants Système à 3 règnes Composition du groupe des protistes C’est un groupe hétérogène dans lequel on classe aussi bien les protozoaires, algues, champignons et bactéries. Les protistes sont généralement divisés en deux grandes classes : Les Protistes supérieurs ou EUCARYOTES : Protozoaires Algues (excepté les algues bleues verts) Champignons Les Protistes inférieurs ou PROCARYOTES : Bactéries Virus Prions Historique Dès l'Antiquité, on postulait l'existence d'agents infectieux transmissibles invisibles à l'œil nu. 1546 : Jérôme Fracastor impute la transmission des maladies à des germes vivants, qu'il appelait « seminaria ». 1677 : Découverte des bactéries par le microscopiste hollandais Antoine van Leeuwenhoek. 1828 : Christian Gottfried Ehrenberg utilise pour la première fois le terme bactérie. 1840 : Le pathologiste allemand Jacob Henle propose une « théorie des germes » pour les maladies. 1857-1876 : Louis Pasteur met en évidence les rôles des micro-organismes dans la fermentation lactique et alcoolique. Il développe les techniques de pasteurisation et de stérilisation lui permettant la mise en place de cultures pures de micro- organismes. La possibilité de culture a permis de démontrer que la génération spontanée était une aberration. 1877-1895 : Louis Pasteur démontre que des maladies sont la conséquence de la présence de ces micro-organismes. Premières recherches systématiques sur l'origine de certaines maladies, ainsi que la vaccination. Historique 1873-1882 : Robert Koch met au point en évidence le bacille responsable de la tuberculose (Mycobacterium tuberculosis). Koch a établi les règles (toujours utilisées) qui permettent de démontrer rigoureusement qu'une bactérie donnée est à l'origine d'une infection. 1884 : Hans Christian Gram développe une technique de coloration qui est la plus utilisée dans l'étude et la classification des bactéries en deux grands groupes : les bactéries à Gram positif et celles à Gram négatif. 1928 : Alexander Fleming découvre les propriétés antibactériennes de la pénicilline. 1940 : Selman Waksman découvre un autre antibiotique: la streptomycine. Historique1997 : Séquençage complet du premier génome bactérien (Escherichia coli). La microbiologie entre dans l'ère de la génomique. « Un article de wikipédia, encyclopédie libre »  Introduction La microbiologie est la science des microorganismes c’est-à-dire ceux qu’on ne peut voir qu’à l’aide d’un microscope (bactérie). Certain de ces microorganismes sont encore plus petits mais ne peuvent être observés qu’à l’aide du microscope électronique (virus). Les virus possèdent des propriétés entièrement distinctes de la cellule bactrienne, de la cellule animale ou végétale. La découverte du nombre des microorganismes dans l’étiologie des maladies a entrainé le développement de l’hygiène, de la conservation des aliments, de la prévention des infections (vaccination)….  Introduction Dans le domaine médical, la microbiologie est devenue indispensable ainsi sans asepsie chirurgicale, il ne peut y avoir de chirurgie. Dans l’industrie agro-alimentaire et le contrôle de l’environnement, les microorganismes occupent une place importante (ex : fromages, yaourt, vins…). Les protéines industrielles sont fabriquées grâce a l’intervention des microorganismes.  Introduction Les bactéries sont des organismes biologiques uni ou pluricellulaire. Les pluricellulaires ont toujours le même type de cellules. La cellule bactérienne a une similitude avec la cellule humaine. La différence se trouve eu niveau du noyau. La cellule bactérienne a un noyau non délimité par la membrane nucléaire. Le virus ne renferme qu’un seul type d’acide nucléique : (ADN ou ARN). Le virus reproduit son identité ou ses générations à partir des constituants de l’hôte car il ne peut ni croitre ni se diviser à lui seul.  Par contre la bactérie se reproduit à partir de l’ensemble de ces propres constituants.  Quelques définitions Microbiologie : science qui étudie les micro-organismes Micro-organisme : une petite vit, organisme de très petite taille, invisible à l’œil nu mais visible au microscope Microbes : êtres unicellulaires, toutes les cellules sont identiques et ne s’organisent pas en tissus comme chez le végétaux ou chez l’homme Eucaryote : être unicellulaire dont le matériel génétique ressemble à celui des êtres supérieurs c-à-d le matériel génétique est entouré d’une enveloppe nucléaire Procaryote : être unicellulaire à noyau primitif. Il n’ont pas un noyau bien définit renfermé dans une membrane Les microbes sont connus depuis un siècle et demi Tout le monde a entendu parler de Listeria Tout le monde a entendu parler des prions qui sont dans le cervelles de nos vaches folles; Tout le monde a entendu l’épidémie de méningocoque responsable de la méningite à l’Est de la France; Tout le monde a entendu parler du virus de Sida Nous avons cru Hygiène Vaccination Eradiquer Antibiotiques Morphologie, structure et physiologie des bactéries  Structure bactérienne Les bactéries ont été considérées comme des poches à enzymes sans architecture cellulaire. Il fallait attendre le développement de la microscopie électronique dans les années 50 pour révéler une anatomie pour la cellule bactérienne. De point de vue structurale une cellule bactérienne possède 4 régions architecturales. 1- Paroi : 2- Membrane cellulaire 3- Cytoplasme 4- Génome. Ces structures présentent des variations suivant leur adaptation, leur fonction et le comportement dans les différents environnements.  Structure bactérienne 1- Eléments obligatoires ou constants de la bactérie 2- Eléments inconstants de la bactérie  Eléments obligatoires ou constants de la bactérie Paroi : Grâce à sa rigidité, la paroi confère à la bactérie sa forme et son aspect caractéristique et caractéristique de l’espèce (bacilles, coques ou cocci). La paroi est appelée aussi un exosquelette. Elle vient ré-inforcer la membrane cellulaire. C’est un élément essentiel à la vie de la cellule procaryotique. Elle joue un rôle protecteur vis-à-vis des variations de pression intérieur et extérieur (lyse osmotique des protoplastes cellulaires).  Eléments obligatoires ou constants de la bactérie Paroi : Les procaryotes vivent dans un environnement dilué où la concentration des solutés à l’intérieur de la cellule est largement importante par rapport au milieu externe : La Pression osmotique peut atteindre entre 10-25 atm; Elle joue une rôle vis-à-vis la destruction mécanique; Chez les bactéries Gram +, l’élément fondamental de la paroi est le glycopéptide = peptidoglycane = muco-peptide = muco-complexe = muréine; Les bactéries Gram – leur paroi est constituée en majorité d’un complexe glucido-lipido-protéique avec une quantité importante de lipides et divers AA aromatiques et soufré, généralement absent dans la paroi de la bactérie Gram+. La paroi des Gram– contient seulement 1090 de peptidoglycane. Eléments obligatoires ou constants de la bactérie Paroi : En plus de son rôle protecteur, la paroi à un rôle antigénique et elle est le siège d’action de certain antibiotique. Elle possède donc des sites d’action des médicaments; Elle possède des ligands pour l’adhésion et des sites récepteurs spécifiques de virus (les virus des bactéries); La paroi présentent une variation immunologique entre souches et donc la distinction entre souches bactériennes; La paroi à un rôle essentiel dans la composition cellulaire. Eléments obligatoires ou constants de la bactérie Membrane cytoplasmique : Elle adhère intimement au pourtour du cytoplasme, elle entour le cytoplasme et sert de base à la paroi de la bactérie. Elle est le siège de la régulation osmotique et métabolique. Elle contient surtout les enzymes de la chaine respiratoire c’est-à-dire les déshydrogénases et les coenzymes qui leur sont fonctionnellement associé.  Eléments obligatoires ou constants de la bactérie Membrane cytoplasmique : Epaisseur : 7.5 nm, organisée en deux couches moléculaires « double feuillet ». Les deux couches sont de nature protéique hydrophiles séparées par une couche lipidique hydrophobe. Cette Structure bimoléculaire de la membrane n’est pas statique, elle est conforme au modèle en « mosaïque fluide ». Dans chaque couche mono-moléculaire les molécules peuvent se déplacer latéralement en échangeant leurs positions à très haute fréquence (1 million de fois par seconde). 3 types de substances au niveau des membranes : Lipides (30- 40%), Protéines (60-70%), des glucides mineurs. Eléments obligatoires ou constants de la bactérie Cytoplasme Il est limité par la membrane cytoplasmique, toute la quantité d’eau qui s’y trouve est liée à des substances dissoutes et divers inclusions. Son principal constituant est l’ARN; Les ribosomes sont souvent attachés à des ARN. L’association ribosomes-minces filaments d’ARNm donne des structures en chapelet qu’on appelle : Polysomes. Ils sont à l’origine de la synthèse protéique; La majorité des enzymes microbiens se trouve dans le cytoplasme. Eléments obligatoires ou constants de la bactérie Cytoplasme Des protéines, pour la plupart des enzymes. E. Coli par exemple contient en général approximativement 1,000 enzymes différents. Chaque enzyme peut être présent en quelques exemplaires seulement ou en milliers de copies. Les protéines ont des poids moléculaires variant de 8,000 à 1,000,000, avec une valeur moyenne de 40,000. Des éléments nutritifs provenant de l'extérieur ou synthétisés dans le cytoplasme; Des intermédiaires chimiques nécessaires pour le métabolisme cellulaire et la fabrication de nouvelles structures.  Eléments obligatoires ou constants de la Cytoplasme bactérie  Un génome circulaire, composé d'ADN, qu'on appelle aussi un chromosome. Ce chromosome contient l'information génétique nécessaire à la survie et la reproduction cellulaire. Il peut être vu comme le manuel d'instruction pour la construction d'une cellule.  Des plasmides : de petites séquences circulaires d'ADN, qui peuvent servir à maintenir des gènes accessoires utiles dans des situations spéciales. Ils ne sont généralement pas essentiels à la survie bactérienne dans des conditions normales. Il peut y avoir plusieurs plasmides différents par cellule et chaque plasmide peut compter de une à plusieurs centaines de copies Eléments obligatoires ou constants de la bactérie Noyau (ou chromosome bactérienne) Il est constitué d’ADN microbien comme n’importe quelle cellule vivante. Il est libre dans le cytoplasme, il ne possède pas de membrane polynucléaire. L’ADN est une longue chaine renfermée sur elle-même, sa disposition est circulaire et sans nucléole. La division de l’appareil nucléaire se fait par simple scission, il précède habituellement celle de la cellule.  Structure et physiologie de bactéries Noyau (ou chromosome bactérienne) Le noyau a un rôle important dans la transmission de l’information génétique et elle est le support des mutations bactérienne héréditaire et transmissible. Le génome des bactéries Chromosome bactérien :ADN : 2 à 5 106 pb soit de l’ordre du millimètre  III- Structure et physiologie de bactéries Mésosomes Ce sont des expansions ou des invaginations de la membrane cytoplasmique. Ils prennent des formes vésiculaire, tubulaire ou lamellaire. Ils sont visibles dans la plupart des bactéries Gram +, où leur développement est généralement important. Chez les bactéries Gram -, leur développement est restreint (ils sont localisés sous forme de membrane enroulée), ils sont souvent en liaison étroite avec l’appareil nucléaire.  Structures inconstantes : Capsule : Présente chez la plupart des procaryotes. L’épaisseur de la capsule varie de quelques nanomètres à quelques microns. Elle n’est pas indispensable à la vie bactérienne. Elle est de consistance gélatineuse entourant complètement la bactérie. La constitution chimique de la capsule est restée strictement spécifique de chaque espèce microbienne. (Chez une même souche la formation de la capsule est largement influencée par les constituants du milieu). Les glucides jouent un rôle important dans la formation de la capsule.  Structures inconstantes : Capsule : Chez une même souche sa formation est largement influencée par les constituants du milieu, les glucides jouent un rôle important. Ces couches sont composées en général de polysaccharides et rarement de polypetides. Les polysaccharides : d’oses (glucose, galactose, rhamnose, etc) associés à des acides uroniques (A. glucuroniques, A. Galacturoniques, etc.) ex : acide polyaldobionique chez le pneumocoque = un ose + acide uronique.  Structures inconstantes : Capsule : La constitution de la capsule est spécifique de chaque espèce bactérienne Chez une même espèce bactérienne, la formation de la capsule est largement influencée par les constituants du milieu de culture; Les glucides jouent un rôle important dans la virulence. Exemple: le Pneumocoque qui un hôte naturel de la cavité rhinopharyngée est pathogène lorsqu’il est encapsulé. Il est responsable de la septicémie. La capsule empêche l’organisme hôte de se manifester en protégeant la bactérie contre la phagocytose.  Structures inconstantes : Capsule : La capsule joue un rôle important dans la virulence (ex : la pneumocoque qui est un hôte naturel de la cavité rhinopharyngé des voies aériennes supérieures (infection broncho-pulmonaire) est pathogène et lorsqu’il est capsulé (infecté à la cellule elle déclenche en 24h une septicémie = « germe dans sang » mortelle), la capsule empêche la défense de l’organisme mste de se manifester en protégeant les bactéries de la phagocytose.  Structures inconstantes : Flagelles ou cils : Il n’existe que chez les bactéries mobiles (bacilles, vibrions) ils sont constitués de flageline qui est une protéine analogue à la myosine du muscle strié, ils correspondent à l’antigène H. Les flagelles peuvent avoir plusieurs dispositions : Monotriche Amphitriche Lophotriche Péritriche.  3-2- Flagelles Longues tiges protéiques creuses et rigides qui sont responsables du mouvement de plusieurs espèces de bactéries mobiles 6 à 20 µ de longueur et de 12 à 25 nm d’épaisseur - Mise en évidence : La mise en évidence classique par la méthode de Leifson (fuchsine basique) ou de Fontana-Tribondeau et Rhodes (imprégnation argentique) La meilleure méthode est la microscopie électronique qui permet de détailler leur forme, leur mode d’insertion et leurs dimensions  Salmonelle Flagelles de Salmonella  Structures inconstantes : Pili ou Fimbrae : BG- Ils sont différents des flagelles, ils sont fréquent chez les bacilles Gram–, rare chez les formes Gram +. Il existe 2 variétés de Pili : les Pili F ou sexuels : Ils sont plus long (20 μm), ils se terminent par un renflement. Leur nombre est faible (ils varient de 1 à 4), ils jouent un rôle indispensable au cours de la conjugaison microbienne.  Structures inconstantes : Seul les bactéries masculins en possède, ils servent au transfert du chromosome du sexe masculin, à l’extrémité renflé du Pili peuvent se fixer spécification certain phages qui infectent leur matériel génétique par le canal du Pili. Les Pili peuvent être facilement séparés par simple agitation. Pili Communs : Ils sont distribués en grand nombre au tour de la bactérie, ils sont plus court, rigide, cassant, responsable des propriétés hémaglutinantes de certains bactéries. Ils sont le support de l’adhérence. 3-3- Pili La M. électronique a révélé l’existence de plusieurs structures filiformes protéiques en forme de bâtonnet situés dans la paroi cellulaire. On distingue deux catégories de morphologie et de fonction distincte. Les pili communs et les pili sexuels. Ils peuvent être libérés par chauffage ou traitement à l’acide. A pH neutre, les pili peuvent reformer la structure protéique originelle. Les pili communs Structures protéiques semblables à des cheveux à la surface de la cellule. On en compte des centaines par cellule. Courts et rigides et donc cassant.  Structures inconstantes : Spores ou endospores : Se forment à l’intérieur de la cellule. Sur la bactérie vivante, les spores apparaissent comme un espace claire réfringent, ovoïde limité par un contour régulier. Elles peuvent déformer ou non le corps microbien. Leur position dans la cellule est recherchée dans un but taxonomique, Elle est centrale chez certaines bactéries, elle est terminal chez les Plectridium et sub-terminale chez les Clostridiums. Elle est centrale chez certaines bactéries (genre: Bacillus). Elle est terminale chez d’autres cas du genre Plectridium. Plectridium tetani provoque des contractions musculaires et souvent le malade meure. Elle est sub-terminale chez le groupe Clostridium. Au microscope photonique avec la coloration au bleu de méthylène, le cytoplasme apparait noir pour laisser la spore apparaitre incolore.  Structures inconstantes : Spores ou endospores : La coloration au bleu de Méthylène a la propriété de noircir le cytoplasme et laisser les spores incolores. La spore est une forme de résistance de certaines bactéries à certain conditions de vie défavorables (ex : bacille tétanique = Plectridium tetani ). Cette bactérie produit une toxine responsable de contractions musculaires anormaux finissant par entrainer le malade à la mort par asphyxie.  Plasmides Les plasmides : de petites séquences circulaires d'ADN, qui peuvent servir à maintenir des GÈNES ACCESSOIRES utiles dans des situations spéciales. Ils ne sont généralement pas essentiels à la survie bactérienne dans des conditions normales. Il peut y avoir plusieurs plasmides différents par cellule et chaque plasmide peut compter de une à plusieurs centaines de copies  Le génome des bactéries Certaines bactéries contiennent en plus un plasmide = petite molécule ADN de x 103 pb à réplication autonome, présente en 1 ou plusieurs copies / bactérie, toujours libre dans le cytosol. Etude de la cellule  Structure et physiologie de bactéries Structure L’étude morphologique des bactéries est à la base de leur identification, leur dimension s’exprime en μ (10-3 mm) et leur taille entre 1 et 10 μm. Définie par : la taille, la forme, les arrangements ou les groupements qu’ils constituent. C’est la résultante des gènes propres à chaque espèce et peu donc permettre d’en faire l’identification. Ces caractères ont constitué durant de longues années le critère essentiel de reconnaissance et d’identification.  La taille Cellules animales 10 à 20 µm 0 100 200 300 400 500 600 mm paramécie amibes Levures Protozoaires Archae 0,1 à 30 mm Bactéries Algues unicellulaires 0,5 à 1 mm 1 à 10 mm  Forme Les bactéries sont classes d’après leur forme et leurs arrangements, ce critère est important dans le diagnostic des maladies infectieuses. Les principales formes  Leptospira Treponema pallidum  Groupement Les bactéries sont classes d’après leur forme et leurs arrangements, ce critère est important dans le diagnostic des maladies infectieuses. Salmonella Streptococcus pyogenes Physiologie de la bactérie 3- Physiologie de la bactérie 3-1- Besoins nutritifs a- Aliments énergétiques b- Aliments constitutifs c- Aliments spécifiques 3-2- Facteurs physicochimiques 3-1- Besoins nutritifs La biosynthèse et les réactions énergétiques nécessitent l’apport de substances alimentaires. Trois sortes d’aliments sont indispensables à la croissance bactérienne : 1- Aliments énergétiques; 2- Aliments constitutif; 3- Aliments spécifiques. 3-1- Besoins nutritifs a- Aliments énergétiques Les bactéries rencontrées chez l’homme sont en générale des chimio-organotrophes. Elles tirent l’énergie nécessaire à leur biosynthèse de l’oxydation des substances organiques. b- Aliments constitutifs= Matériaux de synthèse Le carbone; L’azote, Le phosphore; Le soufre; Le magnésium; Les ions minéraux; Les oligo-éléments. 3-1- Besoins nutritifs c- Aliments spécifiques La plus part des souches bactériennes peuvent croitre avec des aliments simples. Elles peuvent faire la synthèse des enzymes et donner naissance aux métabolites essentiels. Certaines souches sont incapables de synthétiser l’un de leurs métabolites essentiels à cause de l’absence de l’enzyme de biosynthèse correspondant. La croissance n’est possible que si le métabotite essentiel est resté préformé c’est-à-dire ajouté au milieu de culture. On parle alors de facteurs de croissance  3-2- Facteurs physicochimiques a- Milieux de culture Les milieux de cultures sont soit sous forme de bouillon nutritif (milieu liquide) ou sous forme de gélose nutritive (milieu solide). Les deux milieux peuvent être additionnés ou pas de facteurs de croissance. b- Environnement de culture L’isolement des bactéries peut être facilité par l’exposition de la bactérie à des conditions de température, pH, oxygène, pression … et d’autres paramètres convenables. Facteurs Physiques Les psychrophiles : (psychro=froid), La température optimale est d’environ 10°C, mais qui peuvent se développer à 0°C. Les mésophiles : (méso = médiane) Température moyenne comprise entre 20-40°C (optimum 30-37°C) Les thermophiles : qui se multiplient préférentiellement entre 45 et 55°C Les thermophiles extrêmes (hyperthermophiles) : ayant un optimum situé vers 70°C. Le pH Le pH affecte dramatiquement la croissance bactérienne La concentration en ions H+ varie de 0,5 pour les sols acides à 10,5 pour la plupart des sols alcalins. pH mini : en dessous duquel les micro-organismes ne peuvent pas pousser. pH max : au dessus duquel les micro-organismes ne peuvent pas pousser. Le taux de croissance des bactéries: Augmente entre le pH min et le pH optimum et Diminue progressivement : entre le pH optim et le pH max L’action du pH se situe au niveaux : du milieu, de la perméabilité membranaire : la disponibilité de certains nutriments peut être modifiée par l’équilibre ionique (ionisation) et de l’activité métabolique. : L’activée enzymatique est très sensible aux variations de pH  Oxygène C’est surtout vis à vis de l’O2 que les exigences gazeuses des micro-organismes sont précises. On distingue :  Les aérobies stricts. Exigeant l’O2 libre pour leur développement. Ils utilisent l’O2 comme accepteur final d’électrons pendant la respiration.  Les anaérobies stricts = aérophobes = anaérobies obligatoires. ne peuvent se multiplier qu’en l’absence de l’O2. (ne possèdent ni catalase, ni superoxydedismutase qui éliminent l’H2O2 et l’ion superoxyde, toxiques pour la cellule). Ils peuvent vivre par : respiration anaérobie, fermentation, la photosynthèse ou la méthanogenèse  Techniques d’étude la cellule bactérienne 1- Observation de la cellule La microscopie: Van Antony Leeuwenhoek 273 X Amélioré 2500 X Observation de routine 1000 X Le microscope optique permet actuellement d’observer des structures dont la taille est de 1mm.  Techniques d’étude de la cellule bactérienne a- Observation à l’état frais * L’observation du microorganisme en milieu liquide assure : 1. Forme 2. regroupement 3. Division * La coloration à l’encre de chine, assure la mise en évidence de la capsule * Le lutage de la préparation empêche sa dessiccation trop rapide  Techniques d’étude de la cellule bactérienne b- Observation à l’état fixé * L’observation du microorganisme de frottis séchés assure : 1. Forme des cellules 2. Groupement ou arrangement 3. Division 4. Coloration de Gram * Les colorations de Gram et de Ziehl-Nielsen permettent la reconnaissance des bactéries pathogènes. Techniques d’étude de la cellule bactérienne c- Coloration de Gram : Exploite la propriété de certaines parois bactériennes à être perméable au passage de certains solvants. Cette propriété est mise à profit au cours de la coloration de Gram. Partage les bactéries en deux groupes : Les Gram+ retiennent le crystal violet après décoloration à l’alcool, la paroi est épaisse (15-80nm) formée de plusieurs couches de peptidoglycane. Les Gram-, ils ne retiennent pas le violet de cristal après décoloration à l’alcool, la paroi est de 10nm d’épaisseur avec une seule couche de peptidoglycane entouré d’une membrane externe. Le microscope électronique après coloration à l’acide phosphotungstique permet de connaitre la configuration externe, la structure interne également et la place des différents organites dans la bactérie  Coloration de Gram Etape 1 Fixation des cellules avec de la chaleur Déposer une goutte de violet de Crystal (1 min) Etape 2 Ajouter de l’Iodine ou lugol (solution iodo-iodure) 3 min Toutes les cellules sont bleues violets Etape 3 Décolorer avec de l’ethanol 20S Les Gram Positifs restent bleues violets (donc la paroi des Gram+ est un rempart contre le passage de l’alcool), celle des Gram négatifs l’autorise, les Gram négatifs se décolorent Etape 4 Coloration avec un colorant secondaire de la fushine ou de la safranine 1-2min Gram plus restent bleues violet Gram- sont roses. Cette différence de coloration reflète une différence dans la structure de la paroi. Pouvoir pathogène de la bactéries I- Définition Le pouvoir pathogène de la bactérie sur son hôte est associé à deux facteurs très indispensables: - l’agressivité de la bactérie. - la réactivité de l’hôte. Le pouvoir pathogène est réalisé soit par multiplication de la bactérie à l’intérieur des tissus de l’hôte: virulence, soit par production de substances toxiques : toxinogénèse II- Pouvoir pathogène et virulence La virulence est le pouvoir que peut avoir une bactérie pour se développer dans les tissus de l’hôte, et de produire des troubles morbides, elle est donc fonction de la bactérie et de l’hôte.  Pour qu’une bactérie soit pathogène, il faut qu’elle arrive à s’implanter chez l’hôte quelque soit les moyens de défense que celui-ci lui oppose: il faut qu’elle crée en plus des troubles morbides. 1- Facteurs de virulence: On distingue les facteurs qui sont liés à la bactérie; à l’hôte et à l’environnement. 1-1- facteurs liés à la bactérie: a- facteurs de surfaces: Les organismes cellulaires de surfaces interviennent dans la virulence ex: les pili du gonocoques permettent la fixation des bactérie sur les cellules réceptrices, la capsule elle confère aux bactéries une résistance à la phagocytose ex: les pneumocoques tuent rapidement les souris quand la bactérie est entourée de la capsule  La même souche se trouve dépourvue du pouvoir pathogène quand la bactérie perd sa capsule. b- Production d’enzyme: Certaines bactéries produisent des enzymes qui ne sont pas toxiques, mais qui par leur action sur les tissus de l’hôte peuvent intervenir dans le mécanisme du pouvoir pathogène de la bactérie. b-1- Les collagénases: C’est une bactérie clostridium, perfringens, qui désintègre le réseau collagène et atteint les fibres musculaires, Elle facilite la diffusion du bacilles dans les tissus. b-2- Les coagulasses: Produites par les staphylocoques, elle coagulent le sang au niveau des tissus en présence de certains facteurs sériques? Elle empêchent de ce fait les défenses de l’hôte des se manifester également celles des antibactériennes d’agir efficacement par la formation d’une enveloppe de fibrilles autour de la lésion. b-3- Les hyaluronidases: Elle hydrolyse l’acide hyaluronique qui est l’un des constituants fondamentales des tissus conjonctifs. l’hyaluronidase est un facteur de diffusion qui favorise la pénétration des bactéries dans les tissus. b-4- Les kinases: Catalyse la lyse de la fibrille, elle facilite la pénétration par exemple la streptocoque dans les tissus. 2-Modification des facteurs de virulence La virulence d’une souche bactérienne n’est pas définitive, elle présente des variations qui sont de trois types: - Atténuation. - Exaltation. - Conservation et fixation. 2-1- Atténuation de la virulence: C’est un phénomène qui est spontané ou alors l’atténuation peut être obtenue grâce à d’autres facteurs: - Le vieillissement de la bactérie, - La chaleur, - La lente dessiccation. C’est en combinant ces trois facteurs que luis pasteur à préparé ces trois fameux vaccins: - vaccin contre le choléra. - vaccin contre maladie de charbon. - vaccin contre la rage.  Des repicages successive de la souche aboutissent à une atténuation en conjuguant les vieillissement et les repicage en un milieu particulier. Calmette et Guérin on pu transformer un bacille tuberculeux bovin virulent en un germe définitivement atténué et avirulent, c’est le vaccin contre la tuberculose BCG. 2-2- Exaltation de la virulence Peut être obtenue par passage répétés dans un animal réactif exemple: passer d’un lapin en lapin, il arrive que ces bactéries acquièrent une virulence extrême et que l’inoculation d’une bactérie à l’animal entraine sa mort. Au cours de certaines épidémies chez l’hôte les premiers cas sont bénins, l’infection devient redoutable en fin d’épidémie , après s’être transmise entre patient d’un très grand nombre.  Les associations microbiennes peuvent aussi renforcer la virulence: exemple: lorsque la bacille diphtérique est associée à un streptocoque, la diphtérie devient particulièrement sévère. 2-3- conservation et fixation de la virulence: Les bactérie sporulent lorsque les conditions sont défavorables ( épuisement du milieu nutritif) ou à cause d’une chaleur successive.  la spore fixe la virulence, le bacille obtenu après germination de la spore possède la même virulence que celui qui a sporulé. Il existe des milieux de conservation pour les bactéries qui ne sporulent par; exemple: la conservation au conditions du froid maintient la virulence de la bactérie. La lyophilisation ou la sublimation maintient également la virulence de la bactérie. Mesure de la virulence: Elle tient compte de la dose inoculée évitant la survit de l’animal réactif , on la définit par la DMM(dose minimal mortelle) qui entraine la mort des animaux. On la définit aussi par la DL50(dose létal) entraine la mort de 50% des animaux inoculés. 3- facteurs liés à l’hôte la virulence est différente de l’espèce animal à l’autre c’est-à-dire il existe des espèces réfractaires et des espèces sensibles. C’est le cas de la souris vis-à-vis de la pneumocoque et la poule vis-à-vis du charbon. Dan une même espèce tous les individus ne possèdent pas la même réceptivité. 4- Facteurs liés à l’environnement Le froid joue un rôle important dans l’infection. Les corticoïdes: ce sont des médicaments qui contribue à la guérison des infections aigues mais ils prédisposent les sujets parfois à une diminution du développement du mécanisme de défense. La porte d’entrée: certaines bactéries ne sont actives que s’ils pénètrent par une voie bien déterminée , elles occasionnent une série d’infections , il suffit d’éliminer cette porte pour avoir disparaitre la maladie. III- Pouvoir pathogène et toxigénése 1-Définition: les toxines sont des substances toxiques et antigéniques élaborées par les microorganismes, les toxines sont classés en exotoxines et endotoxines. 1-1- Endotoxines: Elles sont secrétées par les bactéries à l’extérieur de la cellule dans le milieu de culture et sont produites généralement par les bactéries Gram +. 1-2- Endotoxines: sont liées au corps bactérien, elle ne sont pas libérées dans le milieu extérieur mais, elle ne peuvent qu’ après la mort de la bactérie, elle sont libérées par les BG-. 2- Propriétés des toxines : …. 3-toxine-bactérie généralement ces toxines diffusent dans le milieu de culture, elle peuvent être séparées les bactéries productrices par filtration. Certaines toxines comme la toxine diphtérique et la toxine de staphylococuss sont secrétées dans le milieu de culture pendant la phase de croissance exponentielle. D’autre comme les toxines produites par les bactéries anaérobies tel que le bacille d botulisme(exemple) 4- Pouvoir toxique Très élevé, ces toxines exercent leurs actions négatives sur l’hôte après une heure de latence ou d’incubation minimum. La DMM des toxine protéique est très petite, elle varie selon la toxine et selon l’hôte entre 10-3 et 10-6µg. Dans certains cas, l’infection de toxine reproduit à elle seule les symptômes de la maladie. 5-Pouvoir antigénique: => Toxine protéique: Injectées à un organisme vivant ,elle provoque la fabrication d’anticorps-antitoxine. l’antitoxine se combine spécifiquement avec la toxine et le complexe toxine-antitoxine formé précipite et perd son pouvoir toxique et ceci dans des conditions de température, de pH et de temps d’incubation adéquat. les toxines protéiques sont automatiquement détoxifiées par le formole et transformées en anatoxine. => Ont perdus leur pouvoir toxique, et ont conservé leur pouvoir antigénique.  Toxine lipoglucidique protéique: Sont secrétées par les Bactéries G-, les plus connues sont celles produites par les entérobactériaceaes. Ces toxines existent au niveau de la partie externe de la paroi bactérienne, elle apparaissent en fon de croissance au moment des autolyses, elle peuvent être récupérées par différentes techniques physico-chimiques, chimiques ou physiques.