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Les bactéries (avancé)

Les bactéries (avancé)

Les bactéries sont des organismes unicellulaires qui n'ont pas de noyau et qui ne font que quelques micromètres de longueur.

Biologie

Mots clés

bacille, bactérie, Gram-positif, coloration de Gram, Gram-négatif, bactéries à acide lactique, gene, polysaccharide, antibiotique, flagellum, pilus, ADN, cytoplasme, flagelle, paroi cellulaire, plasmide, fission binaire, procaryote, cosmopolite, endotoxine, Peptidoglycane, tok, endospore, choléra, peste, salmonelle, infection à gonocoques, diphtérie, Maladie de lyme, ulcère gastrique, pneumonie, Escherichia coli, méningite, intestin, syphilis, infection, biologie, Microbiologie, organisme vivant

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Questions

  • Quelle est la taille de la plupart des bactéries ?
  • Vrai ou faux ? Le terme « bactérie » au sens strict se réfère aux Archées.
  • Vrai ou faux ? Comme dans le cas de l'ADN des eucaryotes, des histones sont attachées également à l'ADN des bactéries.
  • Vrai ou faux ? Bien que les plasmides soient physiquement séparés de l'ADN bactérien, ils y sont fonctionnellement liés.
  • Quelle est la forme des bacilles ?
  • Quelle est la forme des agents pathogènes de la maladie de Lyme ?
  • Quelle est la forme de l'agent pathogène du tétanos ?
  • Qu'est-ce qui se trouve dans la paroi cellulaire des bactéries ?
  • En quelle couleur les bactéries Gram-positives sont-elles teintées lors de la coloration de Gram ?
  • Vrai ou faux ? La coloration de Gram est importante afin de déterminer le traitement d'une infection bactérienne.
  • Quelle est la force motrice qui propulse le mouvement du flagelle ?
  • À quoi sert l'endospore qui est produite par une certaine bactérie ?

Scènes

Bactérie

Les bactéries sont des microorganismes unicellulaires procaryotes, c'est-à-dire qu'elles n'ont pas de noyau. La plupart des bactéries mesurent entre 0,5 et 10 micromètres.

Les deux groupes majeurs de procaryotes sont les Eubactéries et les Archées. Le terme « bactérie » au sens strict se réfère aux Eubactéries.

Les ancêtres des bactéries modernes sont apparues sur Terre il y a environ 3,5 milliards d'années. Cosmopolites, on les trouve dans presque toutes les conditions environnementales. Ces microorganismes se reproduisent principalement de manière asexuelle, via fission binaire.

Anatomie

  • membrane extérieure
  • paroi cellulaire - Selon le type de paroi cellulaire, les bactéries sont soit Gram positives, soit Gram négatives. La base de la séparation est que la coloration de Gram produit différents résultats selon les parois cellulaires de différents types de bactéries à cause de leurs structures différentes. Les bactéries Gram positives gardent la coloration, alors que les bactéries Gram négatives ne la gardent pas.
  • membrane cytoplasmique (membrane cellulaire) - Une double couche de lipides.
  • cytoplasme
  • ADN - L'ADN des bactéries forme une boucle fermée et il n'est pas entouré d'enveloppe nucléaire (ou membrane), les bactéries sont donc des bactéries procaryotes (« avant le noyau »). Dans les cellules des organismes eucaryotes cependant, l'ADN ne forme pas une boucle fermée et il est entouré d'une membrane nucléaire. Les humains sont faits de cellules eucaryotes.
  • plasmide - Une petite molécule d'ADN dans les cellules qui est physiquement séparée de l'ADN chromosomique et qui peut se répliquer de manière indépendante. On la retrouve plus communément dans les bactéries comme molécules d'ADN en anneau.
  • cils - Une structure de protéine fine et tubulaire. Certaines cellules ont quelques centaines de cils. Leur fonction primaire est de fournir une adhésion aux surfaces solides ou aux autres cellules. Certains types de cils servent aussi à la locomotion.
  • flagellum - Une longue structure de protéine qui sert à la locomotion de la bactérie.
  • pilus - Un appendice chez certaines bactéries Gram négatives, plus long qu'un cil. Ils servent à la conjugaison bactérienne, c'est-à-dire à relier deux bactéries pour un transfert de plasmides.

Le cytoplasme représente la masse principale de la cellule bactérienne. L'ADN bactérien circulaire est inclus dans le cytoplasme et il est relié à la membrane cytoplasmique. Seulement les protéines impliquées dans la réplication et dans la transcription sont reliées à l'ADN bactérien. Les histones, qui peuvent former des nucléosomes avec l'ADN, ne sont pas présentes dans les bactéries.

Les molécules d'ADN courtes et en forme d'anneaux, appelées plasmides, sont aussi présentes dans le cytoplasme, mais elles sont physiquement séparées de l'ADN bactérien et elles fonctionnent différemment.

Presque toutes les bactéries sont entourées d'une paroi cellulaire. Elle fournit un support structurel et une protection aux cellules. La plupart des bactéries ont des formations tubulaires longues ou courtes appelées cils, pili ou flagella hors de la paroi cellulaire ; celles-ci servent à la locomotion.

Morphologie

  • coccus - Un exemple d'une telle bactérie est Mirococcus luteus, une bactérie non-pathogène qui fait partie de la flore normale de la peau.
  • diplocoque - Une telle bactérie est Neisseria gonorrhoae, qui peut causer des infections génitales.
  • streptocoque - Streptococcus pneumoniae, une bactérie principalement responsable de la pneumonie, a cette forme.
  • staphylocoque - Une telle bactérie est Staphyloccocus aureus, qui peut causer des infections de la peau.

Une manière courante d'identifier les bactéries est par leur forme. Les bactéries sphériques, qui sont aussi appelées cocci, peuvent se retrouver sous la forme de cellules uniques, de paires, de chaînes ou d'amas. Certaines bactéries qui causent des infections suppuratives, comme la pneumonie ou la gonorrhée sont sphériques.

Les bactéries en forme de bâtonnets sont les bacilles. Certains sont inoffensifs, comme le lactobacille qui sert dans l'industrie alimentaire. De nombreux bacilles sont cependant pathogènes ; par exemple ceux responsables de la peste, de la tuberculose, de la salmonellose et celui du tétanos. Escherichia coli, qui est communément rencontré dans le système intestinal humain, est aussi un bacille.

Les bactéries en forme de spirale existent aussi. Les agents pathogènes de la syphilis, de la maladie de Lyme, et de la leptospirose sont tous en forme de spirale. Les spirochètes sont des bactéries flexibles en spirale. Certaines bactéries, comme le Vibrio cholerae, ont une forme de virgule, alors que d'autres, comme Corynebacterium diphteriae, ressemblent à une massue.

Paroi cellulaire

  • Gram négatif
  • Gram positif
  • lipopolysaccharide (LPS, endotoxine) - Une molécule polymère, comportant des lipides et des polysaccharides, c'est-à-dire un composant important de la membrane extérieure des bactéries Gram négatives. Elle contribue à l'intégrité structurelle de la cellule et la protège contre certaines attaques chimiques. Elle peut causer une réponse immune intense chez l'hôte.
  • membrane cytoplasmique (membrane cellulaire)
  • couche mince de peptidoglycane - C'est un hétéropolymère du N-Acétylglucosamine (GlcNAc) et de l'acide N-Acétylmuraminique (MurNAc) qui sont fixés par les peptides.
  • membrane extérieure
  • couche épaisse de peptidoglycane - Consiste en une chaîne de polysaccharides rattachés entre eux par des peptides.
  • protéine

Les parois cellulaires des bactéries sont des structures rigides et résistantes faites de peptidoglycane. Le peptidoglycane est un polysaccharide qui consiste en du N-acétylglucosamine et de l'acide N-acétylmuramique qui alternent en de longues chaînes et qui sont reliés par des peptides. Dans les laboratoires, une teinture est ajoutée aux bactéries pour différencier celles qui contiennent une membrane (ou bicouche lipide). Cette méthode est la coloration de Gram. Les bactéries possédant une épaisse couche de peptidoglycane sont teintées en bleu foncé et sont appelées les bactéries Gram positives. Les bactéries dont la couche de peptidoglycane est plus fine et qui ont une bicouche lipide sont colorées en rose et s'appellent les bactéries Gram négatives. Cette différence est importante car ces deux types de bactéries réagissent différemment aux antibiotiques, donc le traitement de différentes infections demande différentes antibiotiques.

Flagellum

  • membrane extérieure
  • couche de peptidoglycanes
  • bâtonnet
  • membrane cytoplasmique (membrane cellulaire)
  • anneaux
  • rotor
  • stator
  • filament - Une grande molécule protéine qui peut atteindre 30 micromètres de long.
  • crochet - Une molécule protéine en forme de tube courbé.
  • corps basal

De nombreux types de bactéries possèdent des flagelles. Une seule cellule bactérienne peut avoir jusqu'à trente flagelles. Le flagellum facilite la locomotion en environnement aqueux, comme dans le corps des animaux.

Un flagelle comporte trois parties principales : un corps basal, un crochet et un filament. Le corps basal, le moteur du flagelle, est enfermé dans la paroi cellulaire. Au milieu, il y a un bâtonnet relié au crochet. Il y a des anneaux autour du bâtonnet qui le stabilisent et le font tourner. Le filament, la plus grande partie du flagelle, comporte des protéines de flagelline. Il fonctionne comme une vis hélicoïdale qui crée le couple nécessaire à la locomotion de la bactérie. C'est la force motrice qui propulse la motion rotative. Les protons commencent à se déplacer à cause du gradient de concentration entre l'intérieur et l'extérieur de la cellule bactérienne. Cela rend possible la rotation du flagelle une centaine de fois par seconde.

Plasmide

  • origine de la réplication - Les enzymes de la cellule hôte peuvent dupliquer le plasmide grâce à cette séquence.
  • gène de résistance aux antibiotiques - La résistance à certains antibiotiques (par ex. l'ampicilline) est encodée ici.

La longueur des plasmides est mesurée en kilobases (kb). Leur longueur oscille entre 1 et 200 kb. Les plasmides transportent des gènes qui ne sont pas vitaux dans des circonstances normales. Il y a des plasmides qui peuvent cependant permettre la survie de la bactérie. De tels plasmides transportent des gènes de résistance aux antibiotiques ou des gènes de toxine bactériennes. Les plasmides peuvent se répliquer de manière indépendante et se répandre à travers différentes bactéries. Ce processus s'appelle le transfert horizontal de gènes.

Capsule et couche visqueuse

  • capsule - Composé d'exopolysaccharides et possède une structure organisée. Elle cache la bactérie du système immunitaire de l'hôte.
  • couche visqueuse - Peut être fait d'expolysaccharides. Sa structure est moins organisée que celle de la microcapsule.

La paroi cellulaire de certaines bactéries est entourée d'une structure rigide ou visqueuse. Elle s'appelle capsule quand elle a une structure bien organisée et couche visqueuse quand sa structure est moins bien organisée. La fonction de ces structures est de cacher les bactéries du système immunitaire ou de les attacher aux surfaces. Il y a aussi des bactéries qui, dans des conditions défavorables, forment une structure extrêmement résistante appelée endospore. De telles bactéries sont par exemple les Clostridium en forme de bâtonnet, et les Bacillus.

Animation

  • membrane extérieure
  • paroi cellulaire - Selon le type de paroi cellulaire, les bactéries sont soit Gram positives, soit Gram négatives. La base de la séparation est que la coloration de Gram produit différents résultats selon les parois cellulaires de différents types de bactéries à cause de leurs structures différentes. Les bactéries Gram positives gardent la coloration, alors que les bactéries Gram négatives ne la gardent pas.
  • membrane cytoplasmique (membrane cellulaire) - Une double couche de lipides.
  • cytoplasme
  • ADN - L'ADN des bactéries forme une boucle fermée et il n'est pas entouré d'enveloppe nucléaire (ou membrane), les bactéries sont donc des bactéries procaryotes (« avant le noyau »). Dans les cellules des organismes eucaryotes cependant, l'ADN ne forme pas une boucle fermée et il est entouré d'une membrane nucléaire. Les humains sont faits de cellules eucaryotes.
  • plasmide - Une petite molécule d'ADN dans les cellules qui est physiquement séparée de l'ADN chromosomique et qui peut se répliquer de manière indépendante. On la retrouve plus communément dans les bactéries comme molécules d'ADN en anneau.
  • cils - Une structure de protéine fine et tubulaire. Certaines cellules ont quelques centaines de cils. Leur fonction primaire est de fournir une adhésion aux surfaces solides ou aux autres cellules. Certains types de cils servent aussi à la locomotion.
  • flagellum - Une longue structure de protéine qui sert à la locomotion de la bactérie.
  • pilus - Un appendice chez certaines bactéries Gram négatives, plus long qu'un cil. Ils servent à la conjugaison bactérienne, c'est-à-dire à relier deux bactéries pour un transfert de plasmides.
  • coccus - Un exemple d'une telle bactérie est Mirococcus luteus, une bactérie non-pathogène qui fait partie de la flore normale de la peau.
  • diplocoque - Une telle bactérie est Neisseria gonorrhoae, qui peut causer des infections génitales.
  • streptocoque - Streptococcus pneumoniae, une bactérie principalement responsable de la pneumonie, a cette forme.
  • staphylocoque - Une telle bactérie est Staphyloccocus aureus, qui peut causer des infections de la peau.
  • bacille - Escherichia coli, une bactérie communément rencontrée dans nos intestins a une telle forme.
  • diplobacille - Une telle bactérie est Moraxella lacunata, qui est communément associée avec des infections oculaires.
  • coccobacilles - Une telle bactérie est Haemophilus influenzae, qui, contrairement à son nom, n'a rien à voir avec la grippe. Chez les enfants, elle cause une méningite.
  • forme hélicoïdale - Hélicobacter pylori, une bactérie associée avec l'ulcère gastrique, a aussi cette forme.
  • spirille - Une des plus grandes bactéries, le Spirillum volutans, qui fait 8 à 10 micromètres de long, a cette forme.
  • spirochaeta - Des exemples sont les pathogènes de la maladie de Lyme (Borellia burgorferi) et de la syphilis (Treponema pallidum).
  • virgule - Vibrio cholerae, le pathogène du choléra, est une exemple.
  • massue - Corynebactérium diphteriae, l'agent pathogène de la diphtérie, a cette forme.
  • Gram négatif
  • Gram positif
  • lipopolysaccharide (LPS, endotoxine) - Une molécule polymère, comportant des lipides et des polysaccharides, c'est-à-dire un composant important de la membrane extérieure des bactéries Gram négatives. Elle contribue à l'intégrité structurelle de la cellule et la protège contre certaines attaques chimiques. Elle peut causer une réponse immune intense chez l'hôte.
  • membrane cytoplasmique (membrane cellulaire)
  • couche mince de peptidoglycane - C'est un hétéropolymère du N-Acétylglucosamine (GlcNAc) et de l'acide N-Acétylmuraminique (MurNAc) qui sont fixés par les peptides.
  • membrane extérieure
  • couche épaisse de peptidoglycane - Consiste en une chaîne de polysaccharides rattachés entre eux par des peptides.
  • protéine
  • membrane extérieure
  • couche de peptidoglycanes
  • membrane cytoplasmique (membrane cellulaire)
  • filament - Une grande molécule protéine qui peut atteindre 30 micromètres de long.
  • capsule - Composé d'exopolysaccharides et possède une structure organisée. Elle cache la bactérie du système immunitaire de l'hôte.
  • couche visqueuse - Peut être fait d'expolysaccharides. Sa structure est moins organisée que celle de la microcapsule.

Narration

Les bactéries sont des microorganismes unicellulaires procaryotes. Cosmopolites, on les trouve dans presque toutes les conditions environnementales sur la Terre. La plupart des bactéries ne mesurent que quelques micromètres.

La cellule bactérienne est entourée d'une paroi cellulaire. Des cils, des pili ainsi que des flagelles se trouvent sur la surface de la paroi cellulaire. Le cytoplasme, qui est entouré d'une membrane, représente la masse principale de la cellule bactérienne, et l'ADN bactérien circulaire y est inclus. Les molécules d'ADN courtes et en forme d'anneaux, appelées plasmides, sont aussi présentes dans le cytoplasme, mais elles sont physiquement séparées de l'ADN bactérien et elles fonctionnent différemment.

Les bactéries peuvent être classées par leur forme. Les bactéries sphériques sont appelées cocci. Les cocci peuvent se retrouver sous la forme de cellules uniques, de paires, de chaînes ou d'amas. Certaines bactéries qui causent des infections suppuratives, comme la pneumonie ou la gonorrhée sont sphériques.
Les bactéries en forme de bâtonnets sont les bacilles. Certains sont inoffensifs, comme le lactobacille qui sert dans l'industrie alimentaire. De nombreux bacilles sont cependant pathogènes ; par exemple ceux responsable de la peste, de la tuberculose, de la salmonellose et celui du tétanos.
Les agents pathogènes de la syphilis, de la maladie de Lyme, et de la leptospirose sont tous en forme de spirale. Certaines bactéries, comme le Vibrio cholerae, responsable du choléra, ont une forme de virgule, alors que d'autres, comme Corynebacterium diphteriae, responsable de la diphtérie, ressemblent à une massue.

Les bactéries peuvent être également classées par la réaction de leurs parois cellulaires à un test appelé coloration de Gram. Les bactéries dont la couche de peptidoglycane est plus fine et qui ont une bicouche lipide sont colorées en rose et s'appellent les bactéries Gram négatives. Cependant, les bactéries possédant une épaisse couche de peptidoglycane sont teintées en bleu foncé et sont appelées les bactéries Gram positives.

De nombreux types de bactéries possèdent des flagelles, qui jouent un rôle important dans la locomotion des cellules bactériennes. Le filament, la plus grande partie du flagelle, comporte des protéines de flagelline. Il fonctionne comme une vis hélicoïdale qui crée le couple nécessaire à la locomotion de la bactérie.

La paroi cellulaire de certaines bactéries est entourée d'une capsule rigide ou d'une couche visqueuse. La fonction de ces structures est de cacher les bactéries du système immunitaire ou de les attacher aux surfaces.

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Les bactéries (sphères, bâtonnets, spirales)

Les bactéries sont des formes diverses et variées, on peut en voir des sphériques, d'autres en forme de bâtonnets ou de spirales.

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