Anatomie fonctionnelle de la cellule bactérienne

I-Technique d’étude

1 Autoradiographie

Localisation des sites de synthèses des compo macromol des lesquelles on incorpore un précurseur marqueur. Coupes de cellules placées sur support puis recouvert de film photo

Captes les ions Ag2+ préparation sont développés observation au microscope grains noirs =sites de synthèse

Vue d’ensemble de l’ultra structure bactérienne

Taille= 1μm

II-Structure constantes et vitales 1-paroi bactérienne Constituant commun : peptidoglycane = muréineRéseau maillé rigide poreux de structures identiques chez les G+ et G- contient :

1 polyoside de base N-acétyles glucosamine (=NAG) lié par une liaison β1-4 a l’acide N-acétyle muramique (=NAM)Ce sont 2 osamine acétyle

Des courtes chaines peptidiques (4aa) branché sur le polyoside de base au niveau du COOH du NAM (par liaison amide)

Des ponts interpetidiques rigidité Séquence en aa qui divers selon le type bactérien (gram+/-)

Paroi bactérienne des G+/- :

Lipide A du LPS (G-) toxicité

Ac téichoïque (G+) polymère de rébitol phosphate ou glycérol phosphate lié au

peptidoglycane au niveau du NAM possibilité de formation, avec les lipides membranaires, de molécules lipotéichoïques ( chargé -) immunogènes à l’origine d’une réponse d’Ac en cas d’infection. Propriété physio importante.

Chaine antigénique à la surface responsable de la spé O

Variantes :

-mycoplasmes :bactérie sans paroi de forme globuleuse sensible aux variation p° osmotique détergent et alcool

- mycobactérie : paroi riche en sire contenant des ac gras acido alcoolo résistant

Rôle de la paroi

Morphologie barrière extérieure rôle protecteur contre variat° p° osmotique

-variation de pression osmotique après lyse de la paroi chez les gram+En milieu hypotonique entrée d’eau explosionEn milieu hypertonique sortie d’eau protoplaste (irréversible)

- variation de pression osmotique après lyse de la paroi chez les gram-En milieu hypertonique sphéroplaste (réversible)

Perméabilité - Peptidoglycane poreux, laisse passer de nombreuses substances

Membrane extérieure des G- barrière sélective

Différence de perméabilité différence de colorat° de gram

Récepteur

Existence des sites permettant la fixat° des bactériophages.

Rôle Agq

Polyoside fixé sur le peptidoglycane = support de spécificité de groupe (genre strepto) pour les bactéries G+

Plysaccharide du LPS Ag O pour les bactéries G-

2-membrane cytoplasmique

Isole compartiments intracell du milieu extracell ; interface assurant de nombreuses fonctions

Composit° chimique3constitutants principaux :

- phospholipides-protéines-glucides

Structure

Modèle mosaïque fluide très organisé et asymétrique, flexible, dynamique, indispensable au bon fonctionnement enzymatique membranaire.

-Rôles

Transfert de substances empêche la fuite des constituants cytoplasmiques et assure la pénétrat° sélective des constitutants par plsrs procédés.

Respiration et production d’énergie

Membrane = fonction des mitochondries chez les eucaryotes

Présence d’enzyme de respiration cellulaire et chaîne respiratoire

3-Le cytoplasme

+ homogène, - riche que celui des euca

Gel coloïdal (pH=7,2)

Pas de noyau, mais régions nucléaires avec nucléoïdes sans membrane nucléaires

Beaucoup de ribosomes (environ 70 000 par cellule) de 20nm de diamètre, constitués d’ARN à 60% et de protéines à 40%.

4-L’appareil nucléaire

Structure et composition chimiqueLong filament continu et circulaire d’ADN double brin (bicaténaire)

Rôles-Biosynthèse des protéines ADN—(Transcription/ARN polymérase)ARNm—(Traduction ARNt)ProtéinesADN = support du programme génétique selon laquelle se déroule toutes les biosynthèses des protéines bactériennes

-Support des caractères héréditairesLes gènes ne sont pas distribués au hasard dans le chromosome, tjs la même place et groupés en unités fonctionnelles (= opéron)4sortes de gènes -gène de structure synthèse de prot

-gène opérateur contrôle activat° ou inhibit° du gène de struct-gène promoteur collé à l’opérateur, lieu de fixat° à l’ADNpoly,

peut contenir gène régulateur, code pour la synthèse d’un gène répresseur (rôle de bloquer l’opérateur)A l’inverse, l’effecteur peut se combiner au répresseurincapable d’agir sur l’opérateurfavorisat° de l’activité des gènes de struct l’effecteur est appelé inducteur.

RéplicationReproduction à l’indentique d’un brin d’ADN : bicaténaire monocaténaireDéclenchement de la division bactérienneformat° de 2 bactéries filles idtq à la bactérie mère ; division par scissiparité Est semi-conservatrice

5-Éléments inconstants (ou facultatifs)

Capsule

Substance visqueuse produit par la bactérie accumulée à l’extérieur de la paroicouche compacte et bien délimitée-Mise en évidence : à l’état frais, encre de Chine -Structure et composit° chimique : l’épaisseur varie et la plupart des capsules bactériennes sont de nature polyosidiqueAutour du LPS (G-) et autour de l’ac téichoïque (G+)-Rôle : Ag le plus superficiel en contact direct avec l’extr Immunogène synthèse d’AcA l’origine de la production de vaccin polysaccharidiquePeut être à l’état soluble dans le liquide de l’organisme-Virulence : rôle imp dans le pouvoir pathogèneempêche phagocytose car empêche attachement des bactéries aux macrophages.-Aspect des colonies : souvent muqueuses (type M)

Flagelles et cilsStructure longue (20nm de diamètre, 10à20µm de long), flexible, point d’insert° dans le cytoplasme

3 parties : -filament (flagelline)-crochet-corps basal

Rôles :

-mobilité, organe locomoteur, rotation dans le sens inverse des aiguilles d’une montre (60bps), 60longueurs cell.s-1

Quand plsrs flagelles faisceauligne droite

Quand un flagelle devient asynchrone bactérie culbute

Ttes les bactéries mobiles sont ciliée, L’INVERSE N’EST PAS VRAI (atrophie des flagelles, microbe cul de jathe.)

-antigénique, flagelle = AgH = Ag flagellaire

Pili ou fimbriaeStructure filamentaire, différent des flagelles (+court, +fin,+droit)Non impliqué dans la mobilitéPlus fréquent chez les G- que chez les G+-Pili communsTrès courts <1µm rigides et nombreux, environ 200 par bactérie, impliqués dans adhésion de la bactérie aux surfaces inertes, cellules ou autres bactéries (adhésine)Rôle Agq (propriété hémaglutinante)Pouvoir pathogène : pili = facteur d’adhésion-Pili sexuels(=Pili F)Plus longs (20µm), plus épais, souples et creux, extrêmités renflées, 1à4 par bactérie, codés par des plasmides.Rôle : pili conjugatif (transfert de matériel génétique par conjugaison = reproduct° sexuée) = organe sexuel mâle (noté F+ ou Hfr)Permet échange de plasmides rôle dans l’acquisit° de la résistance aux ATB et acquisit° de facteurs de virulence

Les sporesOrganite facultatif formé dans le cytoplasme de certaines bactériesDifférent de la cell végétative (=bactérie normale) par la forme, structure, équipement enzymatique et résistance aux agents physico-chimiquessurvie dans condit° défavo-Mise en évidence : Colorat° de Möller (spores rouges et cell végétatives bleues)-Morphologie

Taille de la spore /à taille cell mère influence sur mophologie cell mère (déformat° ou non).

Grand nombre d’enveloppes

-propriétés : forme de résistance à de nombreux agents physico-chimiques, et au vieillissement

Liée à des modif biochimiques : -déshydratat° du cytoplasme sporal (=core) 15%

-présence du dipicolinate de Ca

-présence de tunique imperméable

-sporulation : ensemble des évènements cytologiques et biochimiques Déclenchement : qd croissance impossible ou condit° de vie hostile.

Déroulement :

I : dernière réplicat° du matériel génétique.

II : format° septum de sporulat°, près d’un pôle.

III : format° d’une pré-spore

IV : synthèse du cortex et des parois sporales (synthèse du dipico)

V : synthèse des tuniques

VI : maturat° des tuniques

VII : lyse du sporange libérat° de la spore

-germination : phénomène inverse de la sporulat°

3stades : -Déclenchement : pas de germination sans activat°, condit° d’activat° diverses agents physiques, chimiques, mécaniques.

-Déroulement : de 40min à + d’une heure. Initiation (irréversible à partir de ce moment), hydratation rapide, gonflementperte de la résistance et reprise des activités métaboliques ; excrét° du dipicolinate de Ca et de fragments de peptidoglycane

-Destruct° du cortex

-Extrusion de la cellule végétative hors de la spore, étape de véritable changement morpho et physio , période d’anabolisme intense

CCL sporulat° : Du faite de la thermorésistante les germes sporulés posent des pb difficiles ou interviens la stérilisat°. Les conséquences pratiques : diagnostiques (présence absence …) il faut donc en tenir compte dans la stérilisat° matériels chirurgicales…, conséquences dans épidémiologie et en hygiène alimentaire (altérat° de denrées alimentaires, intoxinat° ou toxi-infection° alimentaire

Les éléments extra chromosomiques

Plasmide

Mol d’ADN bicaténaires double brin circulaire et cytoplasmiques de petite taille capable de se répliquer de manière autonome (indépendamment du chromosome bactérien mais utilise le matériel de reprod de la cellule) et non indispensable au métabolisme normale de la cellule hôte. Il peut être absent (cellule F-) il peut étre présent, 2 cas possibles : -autonome et indépendant

de chromosome (F+)-intégré au chromosome (HFR (high frequency recombination)

Peuvent être transmit cellule a une autre/ conjugaison transduct° et transformat°

Prop bio codées/ les plasmides : Résistance ATB et antiseptiques, certains codes pr enzymes inactivant des ATB bien deff

Les transposons

Éléments génétiques mobiles, séquences ADN double brins qui peuvent migrer d’une molécule d’ADN à l’autre si elles trouvent des séquences complémentaires entraine tjrs lors de leur réinsert° une augmentat° de la taille de l’ADN receveur, au cite de leur insert° les transposons peuvent entrainer délét° (suppression port°

ADN), invert°, ou peuvent conduire au transport d’une séquence de l’hôte vers nouvelle localisat° sont à l’origine de phénomène d’évo génétiq importantes.

-Extrusion de la cellule végétative hors de la spore est l’étape ou de véritable changement morpho et physio s’opère, c’est une période d’anabolisme intense. La nouvelle cellule végétative qui sort du cortex s’allonge et commence sa 1ère division

CCL sporulat° : Du faite de la thermorésistante les germes sporulés posent des pb difficiles ou interviens la stérilisat°. Les conséquences pratiques : diagnostiques (présence absence …) il faut donc en tenir compte dans la stérilisat° matériels chirurgicales…, conséquences dans épidémiologie et en hygiène alimentaire (altérat° de denrées alimentaires, intoxinat° ou toxi-infection° alimentaire

Les éléments extra chromosomiques1) Plasmide

Nombreuses bact. contiennent un ou plusieurs plasmides. Ce sont des mol d’ADN bicaténaires double brin circulaire et cytoplasmiques de petite taille capable de se répliquer de manière autonome (indépendamment du chromosome bactérien mais utilise le matériel de reprod de la cellule) et non indispensable au métabolisme normale de la cellule hôte.-Mise en évidence : 1952 découverte par Lederberg : non utilisé pour désigner tout élément cytoplasmique comme le facteur F, le facteur F est un plasmide particulier, il joue un rôle dans la sexualité des bactéries, il peut être absent (cellule F-) il peut étre présent, 2 cas possibles : -autonome et indépendant de chromosome (F+)

-intégré au chromosome (HFR (high frequency recombination)Peuvent être transmit d’une cellule a une autre par conjugaison transduct° et transformat°

-Prop bio codées/ les plasmides Résistance ATB et antiseptiques, certains plasmides codes pr enzymes inactivant des ATB bien deff. (Notés plasmides R (=résistance)) Ces plasmides rendent habituellement cellule hôte résistante à l’ATB considéré, l’apparit° brusque de souche multi-résistances (mR) à plusieurs familles ATB limite l’efficacité des agents anti-bac. Enormément bac peuvent héberger des plasmides Plasmides adaptat° env hostile Caractères métaboliq : bcp caractères bioch d’origine plasmidique, les plasmides qui codes pr des prop inhabituelles (prop métab) chez les souches sauvages sont appelés plasmides (source d’erreur lors d’identificat°). Apport de fact de virulence bact pouv pathogène d’origine plasmidique

2) Les transposons

Éléments génétiques mobiles, séquences ADN double brins qui peuvent migrer d’une molécule d’ADN à l’autre si elles trouvent des séquences complémentaires -Mise en évidence 1971 découverte phénomène transposit° (β lactamase passant d’un plasmide a l’autre) Séquence portant les gènes utiles à leur propre transposit° avec des éléments d’insert° aux 2 extrémités

-PropMol d'ADN entraine tjrs lors de leur réinsert° une augmentat° de la taille de l’ADN receveur, au cite de leur insert° les transposons peuvent entrainer délét° (suppression port° ADN), invert°, ou peuvent conduire au transport d’une séquence de l’hôte vers nouvelle localisat° . Ces transposons sont à l’origine de phénomène d’évo génétiq importantes.En µbio médicales intéressant car peuvent porter Gn de R aux ATB ou Gn de virulance. Les facteurs favo. ou inhib. la transposit° peuvent être les prot de l-hôte bacien ou des agents externes (ex : Mercurefavo la transmit° de la résistance au Mercure) Les bac puisent ds les transposons en f° des besoins d’adaptat°