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LES BACTERIES LES PLUS IMPORTANTES A CONNAITRE

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1 LES BACTERIES LES PLUS IMPORTANTES A CONNAITRE

2 Les bactéries Classification simplifiée des bactéries
Les bactéries des fermentations alimentaires Les associations plantes-bactéries Les bactéries pathogènes des végétaux et leur implication dans les OGM Les bactéries probiotiques Les bactéries utilisées ou potentiellement utilisables en biotechnologie Les germes d’altération ou responsables de pathologies non alimentaires Les bactéries responsables de Toxi Infections Alimentaires Collectives

3 Classification simplifiée: Gram négatif
groupe famille espèces Les Spirochètes Borrelia Les bactéries à gram négatif aérobies à microaérophiles, mobiles, spiralées ou vibrioïdes Campylobacter Aquaspirillum Les bactéries à Gram négatif incurvées peu ou pas mobiles Les bacilles et coques à Gram négatif aérobies Pseusomonadaceae Azotobacteriaceae Rhizobiaceae Nitrobacteriaceae Acetobacteriaceae Legionellaceae Neisseriaceae Pseudomonas, Alcaligenes Rhizobium, Agrobacterium Acetobacter Nitrobacter , Nitrosomonas Legionella Neisseria Les bacilles anaérobies facultatifs à Gram négatif Enterobacteriaceae Vibrionaceae Pasteurellaceae Escherichia coli, Salmonella Vibrio Les bacilles anaérobies à Gram négatif droits, courbes ou hélicoïdaux Les bactéries dissimilatrices des sulfates ou réductrices du soufre Les Rickettsies et Chlamydies Les mycoplasmes Les endosymbiontes

4 Classification simplifiée: Gram positif
groupe famille espèces Les coques à Gram positif Micrococcaceae Deinococcaceae Autres Genres de coques Micrococcus Staphylococcus Enterococcus Les Coques et Bacilles à gram positif formant des spores Bacilles Clostridies Bacillus cereus  B.thuringiensis B . stearothermophilus B. thermoacidodurans ou coagulans Clostridium acetobutylicum Clostridium perfringens Les Bacilles à Gram positif réguliers ne formant pas de spores Lactobacilles Listeria et Brochothrix Lactobacillus delbrueckii Lactobacillus acidophilus Lactobacillus casei Lactobacillus plantarum Listeria Brochothrix Les Bacilles à Gram positif irréguliers ne formant pas de spores Corynebacterium : Propionibacterium Bifidobacterium Les Mycobactéries Les Nocardiomorphes Les bactéries dissimilatrices des sulfates ou réductrices du soufre

5 Les bactéries des fermentations alimentaires
Les saucissons, la choucroute, le vin et les boissons alcoolisées, les yaourts et les fromages, les olives, le chocolat…. produits de transformation de matières premières par des microorganismes : bactéries, levures et moisissures. bactéries à Gram négatif Famille des Acetobacteraceae bactéries à Gram positif Famille des Micrococcaceae Famille des Streptococaceae Les bactéries lactiques

6 Acetobacteraceae (G-)
Acetobacter et Gluconobacter Gram négatif, peut être variable, mobiles et aérobies strictes, catalase positive, oxydase négative , métabolisme strictement oxydatif, (pas de respiration nitrate). peuvent se développer à des pH inférieurs à 5. oxydation des alcools incomplètes jusqu’au stade acide acétique  ou acide et/ou la cétone correspondante. Génération ATP O2 NAD NADH NAD NADH CH3CH2OH CH3CHO CH3COOH

7 Acetobacter vin Vinaigre , technique dite « d’Orléans » vin
Acetobacter xylinum : matrice de polysaccharides, cellulose, dextranes, lévanes, une structure qui flotte vin vin Matrice de polysaccharides cellulose, dextranes, lévanes Vinaigre , technique dite « d’Orléans » Évacuation du vinaigre limpide Générateur de vinaigre Lits arrosés

8 Fabrication du vinaigre: Acetobacter xylinum: technique Frings acetator
« Frings acetator » bactéries en suspension dans un fermenteur de grande contenance ( entre 6000 et 8000L). aération de microbulles d’air concentration en acide plus de 10% et concentration en alcool inférieure à 0,3%. capteurs en continu. 3 000L de vinaigre par jour, à partir de vin, d’alcool pur ou de cidre. cuve en bois ou en acier. Vin ou …. Évacuation et filtration du vinaigre Turbine et pales d’aération Wwww; patrimoine de France.org (nov 2009)

9 Les bactéries lactiques (G+) et les bactéries acidifiantes
fermentent les sucres en acide lactique, seul ou non. Fabrication de saucisson Fabrication de produits laitiers: yaourts , fromages Production de choucroute Vinification

10 Production de yaourt Lactobacillus delbrueckii sous-espèce bulgaricus
Lactobacillus delbrueckii sous-espèce bulgaricus et Streptococcus thermophilus Lactobacillus delbrueckii sous-espèce bulgaricus Lactobacillus homofermentaire microaérophile activité protéolytique Stimulation de la croissance de Streptococcus Streptococcus thermophilus anaérobie acide lactique ; un peu d’acide pyruvique et formique (et de CO2) utilisés par Lactobacillus . protosymbiose Pi des caséines du lait de 4,1 à 4,9. Au Pi : protéines électriquement neutres: coagulum typique du yaourt Le lactose hydrolysé en glucose et galactose par une bgalactosidase. Le galactose transformé en glucose 1-P

11 Production de fromages: cas du Comté
ferments présure Incubation 1heure 32°C 32°C 53°C 45min « cuisson » pressage Lactobacillus delbrueckii sous-espèce lactis, Lactobacillus helveticus, Streptococcus thermophilus et Propionibacterium freundenreichii La lait chauffé à 32° inoculé par les bactéries 1 heure addition de présure (chymotrypsine de veau). caillé est cassé mélange chauffé à 53°C pendant 45min. caillé égoutté , pressé , mis à l’étuve à 48 puis 36°C. (20 heures) acidification de la pâte pressée. pâte refroidie ;salée ,laissée à incuber à 11°C pendant au moins 21 jours. acide lactique métabolisé par Propionibacterium de l’acide acétique et de l’acide propionique parmi 67 composés arômatiques volatiles Thierry et al, 2004, Varied volatile compound are produced by Propionibacterium freudenreichii in Emmental Cheese Food Chemistry, 87, fermentation acide lactique sel 48°C; 36°C 20 heures acide lactique acides acétique Propionique 67 composés arômatiques Propionibacterium 11°C 21 jours

12 Production de saucisson
Maigre de porc (10%lipides) 30 kg Trimming (25%lipides) kg Poitrine (40% lipides) kg Gras de porc kg Sel à 3,4 kg Saccharose et ou lactose et ou amidon 1,5 à 3,5 kg Na NO ,15 kg Épices ,2 à 0,4 kg Carmin de cochenille à 150 g Ferment [C] finale à 107 /g Pour 100kg Hachage entre -3 et -4°C Trous du hachoir 6mm de Ø mêlée Pétrissage entre -3 et -4°C Au moins 3 minutes Les bactéries sont inoculées dans la mêlée anaérobie mais avec un peu de nitrate (150 mg de NaNO3/kg) à raison d’environ 104germes par g. l’étuvage: 24 heures autour de 24°C permet de développement des bactéries inoculées, les saucissons sont ensuite refroidis par palier vers 12°C ou la maturation se fera. Les bactéries lactiques se développent rapidement, en 6 jours ils atteignent 108 /g, elles abaissent le pH vers 5,4 qui est voisin du pI des protéines de la viande, ce qui provoque la coagulation de la pâte. Elles hydrolysent peu les protéines. L’acidification rapide du milieu entraîne une réduction de la flore contaminante normale de la viande: entérobactéries et Pseudomonas. Les Staphylocoques réalisent une respiration nitrate laissant des nitrites qui en milieu réducteur se transforment en oxyde nitreux. L’oxyde nitreux fixe la couleur de la myoglobine en rose. De plus les Staphylocoques (et les levures) hydrolysent les protéines et les lipides, ce qui contribue à l’homogénéité du produit et également à l’arômatisation par la libération de peptides et d’acides gras. La présence de nitrite va inhiber le développement de Clostridium éventuellement présent. Les moisissures qui se développent après 5 à 7 jours, protègent le saucisson d’une dessication trop rapide et contribuent à l’arômatisation. Geotrichum candidum + penicillium nalgiovensis, chrysogenum, camemberti Lactobacillus sake, plantarum, curvatus, pentosus Pediococcus acidilacticii, pentosaceusus Staphylococcus xylosus, carnosus (micrococcus varians, Kocuria varians) + Debaryomyces hansenii , Candida lipolytica, famata,

13 Production de saucisson2
Embossage entre -3 et -4°C Opération manuelle sur chaudin Ficelage automatique ou manuel -3 et -4°C mêlée Penicillium nalgiovensis, chrysogenum, camemberti Les bactéries sont inoculées dans la mêlée anaérobie mais avec un peu de nitrate (150 mg de NaNO3/kg) à raison d’environ 103 germes par g. l’étuvage: 24 heures autour de 24°C permet de développement des bactéries inoculées, les saucissons sont ensuite refroidis par palier vers 12°C ou la maturation se fera. Les bactéries lactiques se développent rapidement, en 6 jours ils atteignent 108 /g, elles abaissent le pH vers 5,4 qui est voisin du pI des protéines de la viande, ce qui provoque la coagulation de la pâte. Elles hydrolysent peu les protéines. L’acidification rapide du milieu entraîne une réduction de la flore contaminante normale de la viande: entérobactéries et Pseudomonas. Les Staphylocoques réalisent une respiration nitrate laissant des nitrites qui en milieu réducteur se transforment en oxyde nitreux. L’oxyde nitreux fixe la couleur de la myoglobine en rose. De plus les Staphylocoques (et les levures) hydrolysent les protéines et les lipides, ce qui contribue à l’homogénéité du produit et également à l’arômatisation par la libération de peptides et d’acides gras. La présence de nitrite va inhiber le développement de Clostridium éventuellement présent. Les moisissures qui se développent après 5 à 7 jours, protègent le saucisson d’une dessication trop rapide et contribuent à l’arômatisation. Geotrichum candidum + penicillium nalgiovensis, chrysogenum, camemberti Installation sur des bâtons Puis aspersion de la flore de surface Trempage dans une suspension de spores de la flore de surface Installation sur des bâtons Etuvage de 24 à 48 heures à 24°C Refroidissement par palier à 16 puis 12/14°C Séchage 12/14°C

14 Production de saucisson3
Etuvage de 24 à 48 heures à 24°C Nbre de germes/g (log) 9 8 7 6 5 4 3 2 1 Bactéries lactiques staphylocoques pH 5,6 5,4 5,2 Les bactéries sont inoculées dans la mêlée anaérobie mais avec un peu de nitrate (150 mg de NaNO3/kg) à raison d’environ 103 germes par g. l’étuvage: 24 heures autour de 24°C permet de développement des bactéries inoculées, les saucissons sont ensuite refroidis par palier vers 12°C ou la maturation se fera. Les bactéries lactiques se développent rapidement, en 6 jours ils atteignent 108 /g, elles abaissent le pH vers 5,4 qui est voisin du pI des protéines de la viande, ce qui provoque la coagulation de la pâte. Elles hydrolysent peu les protéines. L’acidification rapide du milieu entraîne une réduction de la flore contaminante normale de la viande: entérobactéries et Pseudomonas. Les Staphylocoques réalisent une respiration nitrate laissant des nitrites qui en milieu réducteur se transforment en oxyde nitreux. L’oxyde nitreux fixe la couleur de la myoglobine en rose. De plus les Staphylocoques (et les levures) hydrolysent les protéines et les lipides, ce qui contribue à l’homogénéité du produit et également à l’arômatisation par la libération de peptides et d’acides gras. La présence de nitrite va inhiber le développement de Clostridium éventuellement présent. Les moisissures qui se développent après 5 à 7 jours, protègent le saucisson d’une dessication trop rapide et contribuent à l’arômatisation. Geotrichum candidum + penicillium nalgiovensis, chrysogenum, camemberti pH levures Entérobactéries Penicillium 2 4 6 8 10 12 Temps en jours

15 Production de choucroute
Lactobacillus plantarum, sakei, Leuconostoc mesenteroides, Pediococcus pentosaceus, Lactococcus lactis Chou coupé en fines lames (1mm) Addition de 1% de NaCl et de ferment starter : 104 à 105 bactéries/g, Incubation à 20°C pendant 4 à 14 jours pH inférieur à 4°C. refroidissement à 4°C pour la conservation. Inhibition du développement des germes pathogènes Entérobactéries et Listeria. Tolonen et al, 2004, Food Microbiology 21,

16 Vinification 100g de sucres/L : glc, fru et 5tose( 1 à 5g), acide citrique(0,5g); l’acide malique(4g), Fermentation malolactique Le jus de raisin contient environ 100g de sucres/L : glucose, fructose et pentose( 1 à 5g), de l’acide citrique(0,5g) et de l’acide malique(4g), des levures, des bactéries lactiques et des bactéries acétiques. Les levures( Saccharomyces cerevisiae) se développent rapidement, faisant augmenter très rapidement le taux d’alcool dans le jus fermenté. La teneur en alcool joue un rôle sélectif sur la flore lactique initialement présente. Leuconostoc oenos, Lactobacillus hilgardii et Pediococcus damnosus sont les espèces les plus résistantes à l’alcool et qui vont rapidement dominer. Elles se développent d’abord au détriment des sucres résiduels, environ1g, après l’arrêt de culture des levures qui sont inhibées par le taux d’alcool, jusqu’à atteindre un niveau de 106 cellules par ml. Le produit principal de leur métabolisme est l’acide lactique. A ce stade, entre 20 et 25 jours après le début de la fermentation le produit est riche en alcool et en acides. Le pH est voisin de 3. la fermentation malolactique prend alors place : l’acide malique COOH-HCOH-CH2-COOH possède deux groupements carboxyliques acides. Les bactérie lactiques de cette étape peuvent décarboxyler l’acide malique en acide lactique ce qui induit une remontée du pH d’environ 0,3 unité. L’acide citrique présent en faible concentration peut également être métabolisé par les levures et des bactéries avec formation de molécules arômatisantes : la première étape est la formation d’acétate et oxaloacétate décarboxylé en pyruvate . La voie butane diol conduit alors à partir du pyruvate à la formation de diacétyl, et acétoine Leuconostoc oenos Lactobacillus hilgardii Pediococcus damnosus

17 Les associations plantes- bactéries
Rhizobium Racines de légumineuses assimilation de l’azote atmosphérique en anaérobiose symbiose entre des racines de légumineuses et des bactéries: Rhyzobium.

18 Les associations plantes- bactéries
Les bactéries forment sur les racines des nodosités dont l’organisation est complexe. L’entrée des bactéries se fait par les poils absorbants des fines racines. Les bactéries envahissent ensuite les tissus de la racine et y forment des colonies synbiotiques. La durée de fonctionnement de ces symbioses est limitée à trois semaines. Méristème sans bactérie Invasion bactérienne Zone de fixation de l’azote Les bactéries forment sur les racines des nodosités dont l’organisation est complexe. L’entrée des bactéries se fait par les poils absorbants des fines racines. Les bactéries envahissent ensuite les tissus de la racine et y forment des colonies synbiotiques. La durée de fonctionnement de ces symbioses est limitée à trois semaines. Zone de sénescence Organisation des nodules poil absorbant

19 Les associations plantes- bactéries
associations à bénéfices réciproques avec les racines des arbres ou des herbacées, Pas de colonisation les tissus de la plante mais seulement la rhyzosphère, moyen de protection des végétaux contre le dessèchement, les carences en minéraux (phosphore). Les bactéries sont très diverses et varient selon le terrain, les végétaux, les climats…. Les bactéries peuvent former des associations à bénéfices réciproques avec les racines des arbres ou des herbacées, sans que les bactéries colonisent les tissus de la plante mais seulement la rhyzosphère, c’est-à-dire la sphère de captation de l’eau et des nutriments minéraux par le système racinaire, mais aussi la sphère d’excrétion de métabolites par les racines. Les bactéries constituent alors un moyen de protection des végétaux contre le dessèchement, et peuvent aussi accumuler les minéraux indispensables à la plante, pour les lui restituer progressivement. Ces associations sont assez générales. Les bactéries sont très diverses et varient selon le terrain, les végétaux, les climats…. 30 mars

20 Les bactéries pathogènes des végétaux et leur implication dans les OGM
Les tumeurs végétales Agrobacterium ~ mécanisme de cancérisation chez les cellules animales. Régulation de la croissance chez les végétaux par des hormones Les bactéries du genre Agrobacterium sont responsables de tumeurs végétales plus ou moins bénignes. Certaines sont envahissantes et les scientifiques ont étudié attentivement ces mécanismes, parce qu’ils ressemblent au mécanisme de cancérisation chez les cellules animales. De manière générale pour se multiplier, les cellules végétales ont des besoins hormonaux qui régulent la croissance. L’infection par Agrobacterium libère les tissus végétaux de ces besoins, c’est pourquoi les cellules prolifèrent sans contrôle hormonal. rosier vigne

21 Infection par les bactéries pathogènes
L’infection : Agrobacterium tumefasciens : Crown gall ou tumeur envahissante des plantes. collet Crown gall ou tumeur envahissante des plantes. L’infection d’une plante par cette bactérie se fait à l’occasion d’une blessure. La reconnaissance entre la plante et la bactérie se fait par une interaction entre la pectine de la plante et le LPS de la bactérie. L’attachement de la bactérie à la plante se fait sans doute par la secrétion de microfibrilles de cellulose, qui ancrent la bactérie sur la plante. Les bactéries se multiplient alors à la surface de la plante en formant des colonies. Mais contrairement aux symbioses décrites précédemment les bactéries ne pénètrent pas à l’intérieur des cellules de la plante, mais injectent de l’ADN dans les cellules de la racine. Ti Vir T-DNA Acc Con Ori Ti Ti T-DNA

22 Infection par les bactéries pathogènes2
Le plasmide Ti ~200 kpb, T-DNA: gènes transfectés <25kpb Vir: gènes du transfert aux cellules végétales Vir T-DNA Acc Con Ori Les bactéries portent un plasmideTi, pour Tumor Induction, d’environ 200 kpb, dont une partie le T-DNA va s’intégrer dans le génôme de la plante. Il porte également les gènes de catabolisme des opines Acc, les gènes qui induisent le transfert conjugatif d’une bactérie à une autre Con, et les gènes de virulence Vir, c’est à dire ceux qui vont induire le transfert du fragment T-DNA de moins de 25 kpb Ti Ori Acc: gènes des enzymes de dégradation des opines Con: gènes s de conjugaison

23 Infection par les bactéries pathogènes 3
Le T-DNA Chromosome De la plante transfectée Cancérisation des tissus végétaux: Multiplication anarchique des cellules auxines cytokines T-DNA Le T-DNA code pour la synthèse de deux hormones végétales nécessaires à la multiplication des cellules : les auxines et les cytokines et aussi à la production d’acides aminés modifiés, les opines C’est en fait le rapport entre ces deux types de molécules : auxine et cytokine; qui devient très différent de celui qui conduit à une croissance normale de la plante. Ces hormones stimulent la multiplication des cellules transfectées et donc la multiplication du fragment de gène responsable de la formation de la tumeur. La prolifération anarchique des tissus se fait donc ultérieurement sans l’intervention de la bactérie Les opines sont des acides aminés spécifiques, qui servent de source de carbone et d’azote , grâce à des enzymes codées par les gènes Acc pour favoriser la croissance d’ Agrobacterium . opines

24 Le plasmide Ti et les OGM
entrée dans une cellule végétale intégration au génome Modification de Ti par mutations dans les gènes d’induction des tumeurs, pour éliminer la synthèse anarchique d’hormones végétales. Gène d’intérêt inséré Ti Acc Con Ori Vir opines Cytokines auxines Tmod-DNA La capacité qu’a le plasmide à entrer dans une cellule végétale et à s’intégrer au génome en fait un outil performant. Dans un premier temps les scientifiques ont modifié le plasmide Ti par mutations dans les gènes d’induction des tumeurs, pour éliminer la synthèse anarchique d’hormones végétales Après ouverture du plasmide des gènes d’intérêt sont introduits, par exemple gènes de résistance à un herbicide spécifique T-DNA ouvert, modifié

25 Les bactéries probiotiques
Définition Souche d’origine humaine Effets bénéfiques Supplément alimentaire microbien vivant Zong Y.Y., Rong L.S. and M. delvaux Comparative eficacy of dioctahedral smectite (Smecta®) and a probiotic preparation in chronic functional diarrhoea. Digestive and liver Desease. 39, (12), Adhésion à la muqueuse intestinale Production de composés anti-microbiens.

26 Les bactéries probiotiques2
Effet bénéfique sur l’hôte Réduction des risques de diarrhées et réduction des diarrhées installées Stimulation du système immunitaire maturation des entérocytes et une augmentation de leur turn-over, Zong Y.Y., Rong L.S. and M. delvaux Comparative efficacy of dioctahedral smectite (Smecta®) and a probiotic preparation in chronic functional diarrhoea. Digestive and liver Desease. 39, (12), La furazolidone est un antibiotique d’usage courant mais qui présente un risque lorsqu’il s’accumule dans les cellules: risque Cancérigène. Ce risque a été mis en évidence chez des poissons (Raipulis et al, 2005). L’incubation de cet ATB en présence de probiotiques réduit la réponse de stress chez des bactéries (E. coli). Ce qui signifie que la toxicité du produit est réduite par les probiotiques Amélioration de la digestion du lactose et diminution du taux de cholestérol sanguin Réduction de génotoxicité ,Réduction des métabolites carcinogènes enzymes bactériens glucuronidases, azoréductase, nitroréductase:<flore normale du TD réduits par L. acidophilus.

27 Réduction des diarrhées installées
Diarrhées chroniques installées (12 semaines) Chine 2004 Comparaison entre traitement -usuel en Chine avec des probiotiques -avec des smectites 5 jours Une étude chinoise de 2004 ( Zong et al) a comparé l’efficacité des traitements usuels, c’est-à-dire par un mélange de probiotiques: Lactobacillus bifidus (= Bifidobacterium), acidophilus et Enterococcus so, avec l’efficacité du Smecta, pour réduire les diarrhées chroniques(plus de 12 mois). Ils ont conclu à une efficacité à peu près équivalente entre les deux traitements 6 jours

28 Stimulation du système immunitaire
Probiotiques incorporés à l’aliment à raison de bactéries viables par gramme d’aliment Truite Jour O Jour 1O Jour 2O témoin Lactobacillus rhamnosus Concentration en immunoglobulines (mg/ml) The viability of probiotic bacteria as a factor influencing the immune response in rainbow trout Oncorhynchus mykiss A. Panigrahia, V. Kirona,*, J. Puangkaewa, T. Kobayashib, S. Satoha, H. Sugitac Aquaculture 243 (2005) 241– 254 Tokyo University of Marine Science and Technology, Japon 2005

29 Réduction du taux de cholestérol
Réduction du taux de cholestérol sanguin Réduction du taux de cholestérol Souris Régime riche en cholestérol Boisson: avec probiotiques S1 S2 50 100 150 200 LDL Cholestérol total CHOLESTEROL TOTAL ET MAUVAIS CHOLEST2ROL 8 semaines de régime avant analyses eau Lait + Lb casei Lait + Lb plantarum Lait + Lb acidophilus Taïwan 2005

30 Réduction de génotoxicité
Furazolidone antibiotique usuel Carcinogène pour les poissons Lactobacillus acidophilus Streptococus thermophilus Bifidobacterium lactis Lactobacillus plantarum Lactobacillus casei The effect of probiotics on the genotoxicity of furazolidone( surnageant de culture, réponse SOS) J. Raipulis, M.M. TomaT, P. Semjonovs International Journal of Food Microbiology) Institute of Microbiology and Biotechnology, LITUANIE Lb acidophilus Streptococcus thermophilus Bifidobacterium lactis Lactobacillus plantarum casei %tage d’inhibition de génotoxicité de la furazolidone sur E.coli (réponse de type SOS)

31 Les bactéries probiotiques3
Déconjuqaison des sels biliaires Effet barrière chez des sujets affaiblis par des chimiothérapies ou antibiothérapies lourdes. mode d’action:- compétition pour les sites d’adhésion et les substrats nutritifs, -une stimulation de la motricité intestinale et d’autre part la -production d’acides organiques -production de bactériocines et H2O2 Cette appellation « probiotique «  est attribuée à un certain nombre de bactéries lactiques comme Lactobacillus casei, L. acidophilus, L delbrueckii, Bifidobacterium bifidus. Takahashi T., A. Kushiro, K. Nomoto, K. Ushida, M.Morotomi and T. Yokokura Antitumor effects of hte intravesical instillation of heat killed cells of the lactobacillus casei strain shirota on the murine orthotopic bladder tumor mbt-2. J. Urol Les sels biliaires sont conjugués au niveau du foie, à de la glycine ou de la taurine avant d’être stocké dans la vésicule biliaire. Ils sont ensuite libérés dans le contenu intestinal. Leur déconjugaison par les bactéries probiotiques, libère les sels biliaires qui retrouvent alors leur activité contre des bactéries pathogènes non commensales du tube digestif. Les bactéries probiotiques exerceraient également ce qu’on appelle un effet barrière contre les infections bactériennes par des pathogènes, en particulier chez des sujets affaiblis par des chimiothérapies ou antibiothérapies lourdes. Les hypothèses sur le mode d’action sont d’une part l’effet de compétition pour les sites d’adhésion et les substrats nutritifs, une stimulation de la motricité intestinale et d’autre part la production d’acides organiques (souvent acide lactique) actifs sur les bactéries non acidophiles. L’efficacité des probiotiques est associée également à la production de bactériocines : substances à capacité antibiotique et à la production de peroxyde d’hydrogène. Des préparations à base de bifidobactéries sont d’ailleurs administrées aux prématurés et aux personnes âgées à mobilité réduite Les bactéries probiotiques auraient également un effet antitumoral en particulier sur les cancers de la vessie (Takahashi et al 2001) peut-être par une inactivation ou une réduction des métabolites procarcinogènes présents dans le TD, soit à cause du métabolisme bactérien général, soit à cause de l’alimentation. La sécrétion d’enzymes bactériens glucuronidases, azoréductase, nitroréductase, provenant de la flore normale du TD serait réduite par la présence de L. acidophilus. Ces enzymes transforment des molécules en amines carcinogènes, et leur synthèse serait réduite par des inhibitions liées au métabolisme par encore totalement éclaircies

32 Bifidobacterium pléomorphes, anaérobies Glc acétate + lactate (3/2)
B. breve B. infantis B. longum B. adolescentis Thiamine (B1) + +++ Riboflavine (B2) Pyridoxine (B6) ++ Ac. Folique (B9) Cobalamine (B12) Ac ascorbique (C) Ac nicotinique (PP) Biotine (H) Ce sont des bactéries très pléomorphes, anaérobies mais dont certaines souches tolèrent l’oxygène. Ils dégradent les sucres en acétate et lactate (3/2). Ils font partie de la flore dominante du tube digestif dès les premiers jours de la vie. Si la flore totale est évaluée à par g de fèces, les bifidobactéries sont estimées à 109 entre 1 et 4 jours, c’est à dire au même niveau que les entérobactéries. C’est la flore dominante pour les bébés allaités par la mère. Les bifidobactéries produisent de grandes quantités de vitamines et particulièrement les souches : B. breve, infantis et longum qui sont dominantes chez l’enfant allaité par la mère, tandis que chez le nourrisson allaité au biberon, c’est la souche B. adolescentis qui prédomine.

33 Lactobacillus acidophilus
tractus digestif, productrice de peroxyde par une NADH peroxydase, souche ajoutée dans certaines production de yaourt.. accélération du transit intestinal Diminution du syndrome du colon irritable Réduction des diarrhées associées à la prise d’antibiotiques C’est une bactérie commune du tractus digestif, productrice de peroxyde, cette souche est ajoutée dans certaines production de yaourt pour en changer la consistance et le goüt. Considérée comme probiotique , (avec L. casei) Cette bactérie adhère facilement aux cellules de l’épithélium intestinal. L’efficacité des probiotiques, pour lutter contre la croissance des pathogènes responsables de TIAC, est associée à la production d’acide lactique, à la production de bactériocines : substances à capacité antibiotique et à la production de peroxyde. Ces probiotiques sont également censés avoir un rôle d’accélération du transit intestinal en particulier dans le cas de personnes à motricité réduite. Diminution du syndrome du colon irritable Lactobacillus acidophilus casei ou Lactobacillus GG C’est la souche qui adhère le mieux aux parois du tube digestif et aux muqueuses buccales. Elle colonise très fortement le TD et après consommation dans des produits laitiers fermentés on peut la retrouver au niveau de 106 par gramme de fèces. Elle a les mêmes effets que la souche L. acidophilus. C’est une souche ajoutée dans un certain nombre de boissons fermentées à base de lait recherchée pour ce qui est nommé l’effet « santé ». Réduction des diarrhées associées à la prise d’antibiotiques Production de peroxyde d’hydrogène par une NADH peroxydase Lactobacillus acidophilus casei ou Lactobacillus GG la souche qui adhère le mieux aux parois du tube digestif et aux muqueuses buccales. 106 par gramme de fèces. mêmes effets que la souche L. acidophilus. effet « santé ».

34 Les bactéries utilisées ou potentiellement utilisables en biotechnologie
-Synthèse de vitamine C, -Traitement de dépollution des eaux usées et des sols pollués, -Production de nanoparticules magnétiques, -Lutte biologique, -Production de biopolymères, -Compostage et méthanogénèse, -Production d’hydrogène à usage de biocarburant……………………… L’utilisation des bactéries est souvent méconnue ou sous estimée, et pourtant fait partie de notre quotidien. La liste des applications peut être très longue et seules quelques-unes seront exposées.

35 Synthèse de vitamine C : Gluconobacter oxydans
HCO HCOH HOCH CH2OH glucose Réduction électrolytique CH2OH HCOH HOCH D-sorbitol O=C L-sorbose Gluconobacter oxydans HCO HCOH HC COH C=O O L-ascorbate Oxydation chimique L’obtention d’acide ascorbique à partir de sorbose précurseur de la vitamine C, est chimiquement réalisable mais conduit à l’obtention d’isomère D et L à 50 % chacun, donc peu rentable. Gluconobacter oxydans réalise l’oxydation stéréospécifique du D-sorbitol en L-sorbose.

36 Acetobacter Cellulose + polymères de xylane dans la matrice.
Production de biocellulose très pure pansements à haute performance cicatrisante pour des ulcères par exemple. ( + antibiotique) Bruckner et al, 2008, Conférence des plaies et cicatrisation fabrication de membrane de micros, en cosmétique, comme additifs alimentaires gélifiants pour la fabrication de papier. Outre la production de vinaigre, l’utilisation de ces bactéries est liée à la production de cellulose plus ou moins pure selon les souches d’Acetobacter. Dans certains cas des polymères de xylane sont inclus dans la matrice. La souche sélectionnée est alors cultivée pour la production de biocellulose très pure et le polymère extrait puis purifié pour la fabrication de pansements à haute performance cicatrisante pour des ulcères par exemple. Il est possible d’intégrer un antibiotique dans le film de biocellulose pour prévenir ou guérir les infections. Bruckner et al, 2008, Conférence des plaies et cicatrisation Ces films de biocellulose sont également utilisés pour la fabrication de membrane de micros, en cosmétique, comme additifs alimentaires gélifiants ou pour la fabrication de papier.

37 Traitement de dépollution des eaux usées
Le traitement des eaux usées implique un certain nombre d’étapes constantes, telles que le dégrillage, dégraissage…et des étapes variables selon le type de station d’épuration utilisé. Au cours de votre carrière d’ingénieur vous pourrez être amené à piloter ou installer des stations d’épurations, soit pour une entreprise qui traite ces eaux usées avant de les ajouter aux eaux domestiques, doit directement en pilotant une station d’épuration municipale.

38 Traitement de dépollution des eaux usées 2
anaérobiose : dénitrification: NO NH4+ et N2 respiration nitrates aérobiose NH4+ : synthèse d’acides aminés et NO3- nitrification . Eaux usées recirculation Le traitement des eaux usées implique un certain nombre d’étapes constantes, telles que le dégrillage, dégraissage…et des étapes variables selon le type de station d’épuration utilisé. Au cours de votre carrière d’ingénieur vous pourrez être amené à piloter ou installer des stations d’épurations, soit pour une entreprise qui traite ces eaux usées avant de les ajouter aux eaux domestiques, doit directement en pilotant une station d’épuration municipale Recirculation partielle des boues clarificateur boues

39 Dénitrification NO3- N2 NO2- cytC N2ORP N2O NO NO3- NO2- NH4+
Nitrate réductase dissimilatrice 1 NiRP NO NO2- cytC NAP Nitrate réductase respiratoire 2 N2O NO3- ABC transporteur NAS NO2- NAR NORC NH4+ Nitrite réductase assimilatrice Nitrate réductase assimilatrice 3

40 Nitrification Nitrosomonas, Nitrospira, Nitrosococcus, Nitrosolobus
bactéries autotrophes, lithotrophes nitrifiantes  au nitrate. pH alcalins, 7,5 à 8. Nitrosomonas, Nitrospira, Nitrosococcus, Nitrosolobus NH /2 O2  NO2- + 2H+ + H2O Les bactéries lithotrophes tirent leur énergie de l’oxydation d’un substrat minéral, c’est le cas des bactéries nitrifiantes qui oxydent l’ion ammonium. Deux groupes bactériens le plus souvent autotrophes se succèdent pour cette opération, les bactéries qui vont jusqu’au stade nitrite puis celles qui vont au nitrate. Les deux étapes se réalisent à des pH alcalins, 7,5 à 8. Nitrosomonas, Nitrospira, Nitrosococcus, Nitrosolobus effectuent la première étape: NH /2 O2  NO2- + 2H+ + H2O Nitrobacter, Nitrococcus NO2- + 1/2 O2  NO3- Nitrobacter, Nitrococcus NO2- + 1/2 O2  NO3-

41 Biorémédiation Addition dans le sol de phosphate , d’ammonium
des sols contaminés par des polluants en général des hydrocarbures. Addition dans le sol de phosphate , d’ammonium d’urée ou de nitrates Addition dans le sol de Tensioactifs La biorémédiation est l’utilisation de stratégies diverses pour dépolluer des sols contaminés par des polluants en général des hydrocarbures. En règle générale les sols pollués contiennent des bactéries capables de dégrader ces polluants, mais souvent les conditions de développement des bactéries ne sont pas optimales voire pas viables. L’eau n’est pas disponible en même temps que le substrat hydrophile et le contact entre les bactéries et le polluant se fera mal ou pas. L’eau peut être aussi peu abondante, sols trop secs Ventilation du sol Circulation d’air Arrosage du sol

42 Biorémédiation2 Air Eau nutriments
La biorémédiation peut se faire in situ ou après extraction des sols pollués ex-situ: Le bioventing consiste en l’aménagement dans le sol pollué de puits permettant la circulation de l’eau , l’injection des nutriments et la circulation de l’air. Les injections se font au centre de la zône polluée et les extractions en bordure de cette zône.

43 Biorémédiation3 Eau , minéraux Extraction d’air
Lorsque le sol est pollué sur une faible profondeur, il est possible de l’extraire et de le traiter dans un espace aménagé. Les résultats sont plus rapides. La terre polluée est déposée sur une surface étanche. Le tas de terre est arrosé avec de l’eau enrichie en tensio-actifs, phosphates, ammoniaque. Des conduites extraient l’air enrichi en CO2 à partir du centre du tas et les liquides qui ont percolé dans la terre sont récupérés et en partie réutilisés. Eau , minéraux

44 Dégradation des hydrocarbures
spécifique aux Pseudomonas : les oxygénases. Atomes de O2, rarement séparés sauf pour former H20 Atomes de O2, séparés Agent d’oxydation  Pas de fixation directe d’O2 sur le substrat Incorporation des atomes d’oxygène sur le substrat oxydase oxygénase AH2 + O A(OH)2 La dégradation des hydrocarbures est rendue possible grâce à l’activité d’enzymes spécifiques aux Pseudomonas : les oxygénases. Ces enzymes attaquent directement les molécules à l’aide d’oxygène moléculaire. AH2 + O2 + (2H+ +2e-) AHOH + H2O CH2 CH3 hydrocarbure O2 oxygénation CH2 CH3 CH2 OH + H2O alcool NADH, H+ NAD+ oxydation déshydrogénation CH2 CH3 COOH Acide gras

45 Dégradation des hydrocarbures cycliques
NADPH, H NADP COO- OH 4-hydroxybenzoate + H2O 3,4- dihydroxybenzoate = protocatéchuate O2 le traitement de nappe de pétrole. Un dispersant est vaporisé Additionné de tensio-actifs , de bactéries et de source d’azote et de phosphore COO- 3,4-carboxy-cis,cis-muconate

46 Production de nanoparticules magnétiques
Aquaspirillum magnetotacticum. Moins de 1% d’O2 Magnétosome magnétite La magnétite est un mélange de Fer III et Fer II O2 ou NO3 Oxydation d’un substrat organique Récupération directe d’e- Les spirilles vivent en grand nombre dans les eaux et sont adaptés à la consommation de substrats organiques très divers et très dilués, ce qui leur confère un grand pouvoir d’élimination de la pollution en matières organiques des eaux. Une espèce présente un comportement très particulier puisqu’elle migre dans un champ magnétique en direction du Nord Aquaspirillum magnetotacticum. Elle accumule le fer sous forme de magnétite et se comporte comme de micro-aimants. C’est une bactérie microaérophile qui peut utiliser les nitrates mais aussi le fer III comme accepteur terminal des chaînes respiratoires. Le fer participe à des échanges complexes : le Fe III entre dans la cellule où il est réduit contre l’oxydation d’un substrat organique à disposition des cellules (pyruvate par ex) Le Fe II est ensuite réoxydé par l’oxygène présent en conditions micro-aérophiles, puis il sert comme accepteur respiratoire final. Fe Fe 2+ anaérobiose

47 Aquaspirillum magnetotacticum
Trajet des bactéries Nord Champ électromagnétique terrestre La bactérie tant qu’elle possède des réserves de magnétite suit les courants magnétiques qui lui imposent de s’enfoncer dans les eaux marines profondes donc anaérobies. En anaérobiose, le Fe II s’accumule et le Fe III s’épuise, et globalement le fer s’épuise dans ces milieux carencés en fer. La magnétite apparaît donc comme une réserve de fer alternativement oxydé et réduit. Les magnétosomes qui ne seront alors plus efficaces, laisseront les bactéries remonter en surface, se recharger en zone aérobie en fer et donc en magnétite. Lorsque les bactéries meurent elles s’accumulent dans les sédiments marins riches en magnétite. Sédiments marins Fe++

48 purification d’une ciblebiologique par magnétosome
Encapsulation des magnétosomes dans des acides aminés Extraction des granules de magnétites Couplage entre un enzyme, ou un anti-corps et le magnétosome. Les japonais cultivent cette bactérie en milieu riche en fer et en conditions microaérophiles. Ils extraient les particules de magnétites qui sont couplées avec des acides aminés de manière à former une capsule magnétique sur laquelle s’ancrera l’enzyme. On peut alors récupérer l’enzyme après lavage des particules magnétiques. Mélange bactérien A-C couplés Elimination par rinçage de l’indésirable Fixation des bactéries cibles aux A-C Séparation des bactéries liées aux A-C par aimantation

49 Lutte biologique Bacillus thuringiensis
en cours de sporulation toxine protéique nécroses fatales de l’appareil digestif des larves. lutte biologique anti malaria véhiculée par les moustiques. prototoxine : 130 kDa ; toxine de kDa première voie d’action de la toxine: bloquer la nutrition de l’insecte (mécanisme non élucidé) Est l’espèce type de bacilles pathogènes pour les insectes. Au cours du mécanisme de sporulation, il secrète une toxine protéique qui se condense sous forme d’un cristal dans la cellule végétative. Lors de la lyse de la bactérie le cristal est libéré. Cette toxine ingérée par des insectes provoque des nécroses fatales de l’appareil digestif des larves. Ce bacille a donc été envisagé comme agent de lutte bactériologique, soit sous forme de bactérie entière soit sous forme de dispersion du cristal toxique. Ce mode de lutte biologique serait particulièrement performant pour les régions où sévit la malaria véhiculée par les moustiques. La prototoxine une protéine de 130 kDa est solubilisée puis protéolysée en une toxine de kDa dans le tube digestif des insectes. La toxine se fixe alors sur un récepteur membranaire de la paroi intestinale et forme un pore de diffusion de l’eau et des électrolytes. La fuite de l’eau et des électrolytes provoque la mort des larves. Il semblerait de plus que la première voie d’action de la toxine soit de bloquer les processus de nutrition de l’insecte sans que ce mécanisme soit élucidé. . spore

50 Production de biopolymères
Alcaligenes latus (=Azohydromonas lata) : famille des Pseudomonas, polymère: polyhydroxybutyrate accumulation augmente quand substrat carboné disponible , mais le substrat azoté en carence. —O—CH—CH2—C — CH O Les plastiques traditionnels dérivés du pétrole ne sont pas biodégradables. Ils peuvent être remplacés partiellement dans certaines applications par des biopolymères qui sont biodégradables. Aujourd’hui la plupart des biopolymères sont fabriqués à partir de produits d’origine végétale, mais les bactéries sont susceptibles de fabriquer des molécules polymérisables capables de remplacer en tout ou partie les polymères dérivés du pétrole. n applications: fils de suture, films biodégradables, sacs poubelles compostables, ustensiles jetables pour la restauration rapide.

51 Compostage Bacillus subtilis et megaterium Condition aérobie Hydrolyse
addition de lombrics le tube digestif contient des bactéries cellulolytiques , xylanolytiques et chitinolytique (carapace des insectes). Hydrolyse Composés simples Acides aminés Glucose, pentoses, Acides gras Matière organique Protéines, Polysaccharides (cellulose, amidon) lipides Les déchets végétaux , sauf exception sont biodégradables facilement. La pratique ancestrale de compostage s’est modernisée avec la commercialisation de poudre de spores bactériennes: Bacillus subtilis et megaterium qui activent le compostage en germant et en se multipliant dans les déchets verts. Cette dégradation est accélérée par l’addition de lombrics qui broutent les particules végétales, mélangent le compost et dont le tube digestif contient des bactéries cellulolytiques , xylanolytiques et chitinolytique (carapace des insectes). Acides organiques Acides humiques

52 Méthanisation CH4 Condition anaérobie très poussée
biogaz : en moyenne de 50 à 80% de méthane; + CO2 et azote gazeux Composés simples Acides aminés Glucose, pentoses, Acides gras Fermentation Ac. lactique, propionique, éthanol, glycérol Les composés simples sont fermentés par ces bactéries et des bactéries commensales (qui vivent avec) et transformés en acides organiques et alcools; eux-mêmes dégradés en acide acétique, hydrogène et CO2 par des bactéries acétogènes. Acétogénèse Méthanogénèse acétoclaste Ac. acétique, CO2, H2 CH4 Méthanogénèse autotrophe Fin GB1

53 Production d’hydrogène
Condition anaérobie très poussée Le point critique :éviter la production de méthane, sélection des consortia sans méthanogène, pH bas Hydrogénèse Composés simples Acides aminés Glucose, pentoses, Acides gras H2 + Ac. Acétique, butyrique, propionique, succinique

54 Production d’hydrogène
photosynthèse acides gras = source de carbone lumière = source d’énergie en libérant de l’hydrogène: par exemple Rhodobacter point critique: diffusion de la lumière dans le milieu de culture Dans l’optique de remplacer les sources d’énergies fossiles par des carburants renouvelables l’utilisation d’hydrogène est envisagée. L’hydrogène peut être produit par des voies chimiques mais aussi par un procédé proche de celui de la méthanisation. Des consortia bactériens dégradent des déchets végétaux pour produire de l’hydrogène. Le point critique de ce procédé est d’éviter la production de méthane, en particulier en sélectionnant des consortia dépourvus de bactéries méthanogènes, et en régulant le pH à une valeur basse. L’autre difficulté de ce procédé est l’accumulation d’acides organiques courtes chaîne: acétique, butyrique ,propionique qui sont des polluants et qui devront être valorisés à leur tour.

55 Les bactéries responsables de TIAC: Toxi Infections Alimentaires Collectives
- multiplication des bactéries dans le tube digestif de l’hôte -libération de toxines. Intoxination : ingestion d’une toxine préformée dans l’aliment, - toxines bactériennes - amines biogènes Origine des contaminations alimentaires -tellurique ou hydrique, - par voie aérienne dans les poussières - présents dans les aliments, Les microorganismes du TD, vivants dans les faecès : la flore fécale. Une intoxination est une pathologie qui résulte de l’ingestion d’une toxine préformée dans l’aliment, que les cellules bactériennes soient encore présentes ou non, viables ou non. Une intoxication est due à l’ingestion de molécules toxiques liées à la présence de bactéries mais qui ne sont pas forcément des toxines bactériennes sensus stricto, comme par exemple des amines biogènes provenant de la protéolyse des tissus eucaryotes par des bactéries. . L’origine des contaminations alimentaires peut-être tellurique ou hydrique, les germes peuvent être aussi véhiculés par voie aérienne dans les poussières ou être naturellement présents dans les aliments, en particulier sur la peau et les muqueuses des animaux ou l’épiderme des végétaux. Les microorganismes du tractus digestif, dont bon nombre d’Entérobactéries, restent vivants dans les faecès et constituent la flore fécale. Ils peuvent contaminer les aliments au cours des manipulations, éviscérations, découpes à l’abattoir, mais aussi via le contact des manipulateurs ou des surfaces ou instruments de travail, lors de préparations ultérieures. Ce sont aussi souvent ces mêmes germes que l’on retrouve dans le sol ou les eaux insuffisamment traitées Dans le tractus digestif les principales bactéries responsables de TIAC sont Escherichia coli, Salmonella, Shigella et Yersinia parmi les entérobactéries, Campylobacter, mais aussi des Streptocoques ou Enterocoques. Il faut distinguer les salmonelloses dues à des infections par des salmonelles autres que typhi ou paratyphi responsables de typhoïdes essentiellement dans les pays où les eaux ne sont pas traitée. (pays en voie de développement, camps de réfugiés, pays victimes d’inondations graves La peau et les muqueuses sont plus souvent porteuses de Microcoques, Staphylocoques, Pseudomonas…. Les légumes sont souvent contaminés par des Erwinia (entérobactéries) des Pseudomonas ou ou des bacilles sporulés : Bacillus cereus, Clostridium. Escherichia coli, Salmonella enterica, Shigella et Yersinia parmi les entérobactéries, Campylobacter, Bacillus cereus, Clostridium Streptocoques ou Enterocoques. Salmonella enterica sub sp typhi ou paratyphi responsables de typhoïdes (infection par petit nombre de germes

56 Les Toxi infections alimentaires collectives
Etat des lieux sur les risques alimentaires Salmonella (hors typhi) Campylobacter, Listeria Clostridium botulinum E.Coli 0:15,H:7 Yersinia Cryptosporidies , virus Histamine Bacillus cereus De 1996 à 2003, les statistiques publiées révèlent presque 4400 épisodes de toxiinfections alimentaires pour environ 10 fois plus de personnes atteintes. En effet toutes les personnes atteintes ne font pas l’objet de déclaration : symptômes bénins, automédication… . Contrairement à ce qu’on pourrait penser c’est la restauration familiale qui est le plus grand pourvoyeur de TIAC : presque 40% des cas déclarés. Les agents responsables sont d’abord les salmonelles pour 41% des cas, puis Staphylococcus aureus pour 18% et Clostridium perfringens pour 16%. Les autres germes responsables de TIAC du moins en France sont variés. Aux USA , Campylobacter est le principal agent responsable de TIAC. Actuellement deux pathogènes sont en progression : Yersinia et E.coli O157 ;H7 Clostridium perfringens Staphylococcus aureus

57 Les facteurs de virulence chez les bactéries pathogènes
-des systèmes d’adhésion -la production de toxine -la capacité de chélation du fer . Les systèmes d’adhésion sont en général associés à des gènes plasmidiques et à la production de fimbriae ou pili de nature protéique, ils peuvent aussi être constitués par des polysaccharides de la surface externe des bactéries qui soit sont reconnus par des sites récepteurs à la surface des cellules de l’hôte, soit reconnus par le système immunitaire.

58 Les systèmes d’adhésion chez les bactéries
-gènes plasmidiques , -production de fimbriae ou pili protéiques, -ou polysaccharides de la surface externe. Les systèmes d’adhésion sont en général associés à des gènes plasmidiques et à la production de fimbriae ou pili de nature protéique, ils peuvent aussi être constitués par des polysaccharides de la surface externe des bactéries qui soit sont reconnus par des sites récepteurs à la surface des cellules de l’hôte, soit reconnus par le système immunitaire. peptidoglycane espace périplasmique protéines lipide A polysaccharide

59 Chaîne polysaccharidique
Les toxines les endotoxines et les exotoxines  Les endotoxines = LPS, réponses de type immunitaire : le « choc septique », -inflammation des tissus, -élévation de la température. choc septique à l’ingestion massive d’endotoxines. molécules très stables, résistantes à la chaleur, libérées lors de la lyse des bactéries Les produits toxiques sont de deux origines : les endotoxines : constituant normal des parois bactériennes LPS et les exotoxines : molécules excrétées par les bactéries dans certaines conditions. Les endotoxines Elles déclenchent essentiellement des réponses de type immunitaire : inflammation des tissus, élévation de la température. Ces réponses constituent le « choc septique », lors de l’ingestion massive d’endotoxines entraînant des conséquences graves sur tous les organes et en particulier sur le système cardiovasculaire. Les endotoxines sont constituées par le LPS, dont la partie polysaccharidique confère la solubilité dans les liquides organiques, alors que le lipide A serait la partie toxique, immunogène. Ces endotoxines ont été particulièrement bien étudiées chez E. coli, Shigella et Salmonella. Ces molécules très stables, résistantes à la chaleur sont libérées lors de la lyse des bactéries et la destruction des membranes externes. Acides gras courts 12 à 14 C Lipide A Lipide A immunogène noyau central Chaîne polysaccharidique hydrosoluble Chaîne polysaccharidique flottante abéquose, colitose Antigène O

60 Les exotoxines -phospholipases, (Legionelles, Staphyloccus ) = hémolysines, cas des E. coli O157,H7, qui sont entérohémorragiques : EHEC. -protéases: du système immunitaire en hydrolysant les immunoglobulines (Nesseria) -neutralisation de la réponse immunitaire : inhibition du métabolisme respiratoire et de la libération de H2O2; -rôle de super antigène = entérotoxine de Staphylococcus aureus. -entérotoxines ou toxines excrétées par des bactéries pathogènes entériques. Elles sont variées et ont des fonctions spécifiques. Elles peuvent agir comme des phospholipases, (Legionelles, Staphyloccus ) capables d’altérer l’intégrité des membranes cytoplasmiques ou former des pores dans la membrane, ce qui induit la fuite des électrolytes intra cellulaire et la mort des cellules : c’est le cas pour la plupart des hémolysines, en particulier pour les hémolysines des E. coli O157,H7, qui sont entérohémorragiques : EHEC. Elles peuvent aussi s’attaquer au système immunitaire soit en hydrolysant de manière spécifique les immunoglobulines (Nesseria) soit en neutralisant la réponse immunitaire : cas des Légionelles qui inhibent le métabolisme respiratoire des cellules et la libération de H2O2; ou jouer le rôle de super antigène qui suractive le système immunitaire et provoque un emballement de celui-ci comme avec l’entérotoxine de Staphylococcus aureus. Enfin chez certains Escherichia coli, des toxines semblent responsables de lésions nécrosantes de la paroi intestinale : maladie de Crohn, voire peut-être aussi du syndrome de mort subite du nouveau-né. Une classe de toxine est très étudiée, il s’agit des entérotoxines ou toxines excrétées par des bactéries pathogènes entériques. Les différents stratégies des Escherichia coli pathogènes vont servir de base à la compréhension des mécanismes d’action des entérotoxines

61 La chélation du fer ou les sidérophores
Le fer, très abondant dans l’environnement , forme non utilisable par les bactéries : oxydes ou hydroxydes, Fe3+ ne dépassent pas une concentration de 10-1mM à pH physiologique. Compétition avec les systèmes de chélation du fer de l’hôte : porine Les sidérophores sont des systèmes particulièrement performants de chélation du fer. Le fer, est très abondant dans l’environnement , mais en général sous une forme non utilisable par les bactéries : oxydes ou hydroxydes, les ions Fe3+ ne dépassent pas une concentration de 10-1mM à pH physiologique. Les sels ferreux peuvent atteindre jusqu’à 100mM en anaérobiose. Les sidérophores sont des composés capables de se lier très fortement au fer III et de le transporter, et pour certains d’entrer en compétition avec les systèmes de chélation du fer de l’hôte : transferrine dans le sang , lactoferrine dans le lait. Ce sont des molécules de faibles masses molaires, dont l’affinité pour le fer III peut atteindre Ils sont libérés dans le milieu extérieur et vont à la conquête de fer. Ils sont ensuite reconnus par des récepteurs membranaires de la membrane externe et traversent cette membrane par les porines chez les bactéries à Gram négatif, comme les Pseudomonas. Le ferri-sidérophore traverse la membrane cytoplasmique; dans le cytoplasme le fer III est réduit dans le cytoplasme en fer ferreux, libéré dans le cytoplasme. Le sidérophore a une très faible affinité pour le fer ferreux, ce qui rend le mécanisme facile. Le sidérophore ressort dans le milieu extérieur et reprend le cycle précédent. ? ou

62 Stockage du fer : bactérioferritines
boîtes creuses protéiques de 9 à10 nm de diamètre 24 sous-unités de 15 à 18 kD. 1 sous-unité sur 2: protohème, et un site ferroxydase. Fer II Unité de bactérioferritine Le fer ne reste pas libre dans le cytoplasme mais est stocké dans les bactérioferritines. Ce sont des boîtes creuses protéiques de 9 à10 nm de diamètre constituée de 24 sous-unités de 15 à 18 kD. Une sous-unité sur deux contient un groupement protohème, très proche du cytochrome b et un site catalytique ferroxydase. L’ensemble est percé de trous par lesquels le fer peut entrer et être stocké sous forme d’hydroxydes et de phosphates de fer III (jusqu’à 4500 unités métalliques par molécule de ferritine). Le fer entre et sort sous forme fer II, il est donc oxydé lors de son entrée et réduit lors de la libération. La ferritine sert aussi vraisemblablement au stockage du phosphate Fe+++ = forme oxydée accepteur d’électrons pour former Fe++ forme réduite. hème Sous-unité de bactérioferritine hème

63 Les bactéries à Gram négatif
Campylobacter Pseudomonas Les Entérobactéries Escherichia coli Salmonella Shigella Les Vibrionacées

64 Campylobacter bactérie spiralée thermotolérante , Topt 42-43°,
microaérophile, oxydase positive, n’acidifie pas le milieu à partir de sucre. flagelles polaires, ne se développe pas aux températures habituelles de conservation des aliments, ne résiste pas aux bas Aw , pH, taux O2 élevés, stimulée forte [CO2]. Aux USA, en 2003 : cas déclarés soit 5 à 11% des intoxications alimentaires, estimation de 2 à 4 millions de personnes atteintes sans gravité. 500 décès par an sont dus à cette bactérie.(http://foodbornillness.com, oct 2009) France, pas de problème dus aux Campylobacter, contamination : par la consommation de viande de volaille ou de lait cru. mais100% des carcasses de volailles peuvent être contaminées, ainsi que 70% des carcasses de porcs. troubles à l’ingestion de 500 à plusieurs milliers de cellules. une entérotoxine thermolabile: protéine de 60 à de poids moléculaire, inactivée à 56°C en 1 h ou à 96°C en 10 mn, partiellement inactivée à pH 4 et complétement détruite à pH 2 et 8. C’est une bactérie spiralée thermotolérante qui pousse à 42-43°, microaérophile, oxydase positive, qui n’acidifie pas le milieu à partir de sucre. Elle est mobile au moyen de flagelles polaires, ne se développe pas aux températures habituelles de conservation des aliments, elle ne résiste pas au dessèchement, aux bas pH, ni à des taux d’oxygènes élevés, elle est stimulée par une augmentation de la teneur en CO2, ce qui pose des problèmes pour sa détection Aux USA, en 2003 cette bactérie représente un grave risque sanitaire, les infections à Campylobacter déclarées s’élèvent à cas par an soit 5 à 11% des intoxications alimentaires, et une estimation de 2 à 4 millions de personnes atteintes sans gravité. 500 décès par an sont dus à cette bactérie.(http://foodbornillness.com, oct 2009) En France il n’y a pas eu de gros problème lié à la présence des Campylobacter, il y en a par contre en Angleterre La contamination se fait essentiellement par la consommation de viande de volaille insuffisamment cuite notamment au barbecue ou de lait cru. C’est un contaminant très fréquent des viandes en particulier, volailles et porcs, elle fait partie de la flore du tube digestif des animaux qui ne sont en général pas affectés par sa présence, mais peut entrainer l’avortement du bétail, des hépatites chez les volailles, ou l’entérite hémorragique chez le porc. En France 100% des carcasses de volailles peuvent être contaminées, ainsi que 70% des carcasses de porcs. . Des troubles se produisent lors de l’ingestion de 500 à plusieurs milliers de cellules et souvent chez les enfants jeunes<3 ans, ce sont des nausées des vomissements et des diarrhées qui apparaissent entre 2 et 5 jours après ingestion. Les troubles sont dus à la sécrétion d’une toxine mais aussi au fait que cette bactérie peut-être invasive. Au moins deux exotoxines sont produites, dont une thermolabile ou entérotoxine et une cytotoxine. L'entérotoxine est une protéine de 60 à de poids moléculaire, inactivée à 56°C en 1 h ou à 96°C en 10 mn, partiellement inactivée à pH 4 et complétement détruite à pH 2 et 8. Cette toxine provoque une inactivation de l’adénylate cyclase (fuite des chlorures des cellules envahies et un afflux d’eau dans le tube digestif).

65 Pseudomonas bacilles droits ou incurvés longs de 1,5 à 4 µm,
flagelle polaire simple ou multiple métabolisme exclusivement respiratoire, respiration nitrate. possible. hétérotrophes, catalase positive et le plus souvent oxydase positive, pas de pigment photosynthétiques mais peuvent produire des pigments. Ce sont des bacilles droits ou incurvés mais pas vibrioïdes, longs de 1,5 à 4 µm, mobiles au moyen de flagelle polaire simple ou multiple. Leur métabolisme est exclusivement respiratoire, jamais fermentaire même si elles produisent un peu d’acide à partir des sucres en aérobiose. De nombreux Pseudomonas dont aeruginosa et certains fluorescens réalisent la respiration nitrate.. Elles sont hétérotrophes, toujours catalase positive et le plus souvent oxydase positive, elles ne possèdent pas de pigment photosynthétiques mais peuvent produire des pigments. Elles ne produisent pas d’indole à partir de tryptophane, n’acidifient pas le milieu au test rouge de méthyle et ne produisent pas d’acétoïne pathogènes opportunistes, c’est à dire qui infectent en général un organisme déjà affaibli, et dont les réponses immunitaires sont amoindries. Elles sont plus souvent des germes d’altération que réellement responsbales de TIAC L’agent principal de virulence des Pseudomonas est la présence d’exotoxines, c’est à dire de molécules secrétées par les bactéries. En général ces exotoxines sont des phospholipases qui altèrent la couche phospholipidique des membranes cellulaires et forment des pores. L’altération de la membrane provoque une fuite des liquides cytoplasmiques et la mort des cellules. Ceci entraine une réponse de type inflammatoire de la part du système immunitaire. Si l’invasion bactérienne est très importante, cette réponse peut entrainer la mort de l’organisme infecté. pathogènes opportunistes, germes d’altération virulence : exotoxines: phospholipases mort des cellules :réponse de type inflammatoire

66 Les entérobactéries bacilles à Gram négatif,
mobiles au moyen de flagelles péritriches, ou non mobiles; aérobies facultatifs, une ou des catalases mais oxydase négative respiration nitrate, mais conversion ni en azote , ni en ammoniaque production d’ acides à partir de glucose, même en présence d’oxygène. la fermentation acides mixtes ou la fermentation du butanediol. résistance aux sels biliaires Les genres principaux -Enterobacter -Escherichia -Proteus -Erwinia -Hafnia -Citrobacter -Shigella -Salmonella -Edwardsiella -Serratia -Klebsiella A l’origine le nom de la famille est lié au fait que ces bactéries ont été isolées du tube digestif des Mammifères. Cependant dans la famille des espèces sont pathogènes des plantes, mais leurs caractéristiques sont très voisines Caractéristiques générales Ce sont des bacilles à Gram négatif, mobiles au moyen de flagelles péritriches, ou non mobiles; aérobies facultatifs, ce qui veut dire qu’elles se développent mieux en présence qu’en absence d’oxygène. Elles produisent une ou des catalases mais donne une réponse négative au test oxydase. Elles peuvent utiliser les nitrates pour effectuer une respiration nitrate, mais sans convertir les nitrates ni en azote , ni en ammoniaque Elles produisent des acides à partir de glucose, même en présence d’oxygène. La fermentation du glucose se fait selon deux modes : la fermentation acides mixtes et la fermentation du butanediol. La plupart sont résistantes à la présence des sels biliaires qui sont présents dans leur habitat d’origine. Ces bactéries sont considérées comme des coliformes

67 Clef des entérobactéries
VP+ ou- Hafnia VP+ ou- Erwinia RM+ ,VP RM- , VP+ uréase + uréase - Mobile, ODC- non mobile, ODC+ Proteus Klebsiella Serratia Enterobacter Escherischia Shigella Citrobacter Edwardsiella Salmonella H2S+ H2S- Gélatinase +, DNA ase + gélatinase -, DNAase - KCN+ KCN- gaz<glc pas gaz indole+, citrate - indole -, citrate+

68 Escherichia coli et les coliformes
coliformes totaux : à 30°C ; colonies caractéristiques en gélose lactosée biliée au rouge neutre et cristal violet, méthode spécifiée. Norme ISO 4832 coliformes fécaux : à 44°C ; colonies caractéristiques en gélose lactosée biliée au rouge neutre et cristal violet, Norme NFV colonies caractéristiques : violacées ; diamètre >de 0,5 mm halo rougeâtre due à la précipitation de la bile. Escherichia coli est déterminé par les réponses ou -+-- au test IMViC La bactérie bien évidemment la plus connue est Escherichia coli. Elle est présente dans le tube digestif de l’Homme et des Mammifères, bien que ne représentant pas la flore dominante, (mais 80% de la flore aérobie), ce n’est pas une espèce typiquement pathogène. Elle joue un rôle prépondérant dans le tube digestif parce qu’elle synthétise des vitamines (K), qu’elle absorbe très rapidement l’oxygène stabilisant les conditions d’anaérobiose nécessaire au fonctionnement de la partie basse du tube digestif (gros intestin). Les espèces sauvages n’ont pas d’exigences nutritionnelles particulières, et utilisent une grande variété de substrats carbonés. Les coliformes Dans un grand nombre de cas, la recherche ou le dénombrement d’ Escherichia coli ou des coliformes fécaux est utilisé comme indicateur de contamination des eaux ou de certains produits. Ces bactéries : Escherichia, Citrobacter, Enterobacter et Klebsiella en grand nombre dans le tube digestif, survivent plus longtemps que les autres pathogènes, (jusqu’à 20 semaines). Ils sont donc un bon témoin de la contamination initiale des produits, de l’hygiène de manipulation. De plus les techniques destinées à dénombrer ces germes sont performantes et faciles à utiliser. Il n’est pas nécessaire d’identifier formellement les souches pour conclure à la contamination puisque le plus souvent c’est seulement à titre d’indicateur que ce dénombrement est effectué

69 Escherichia coli et les coliformes
80% de la flore aérobie du tube digestif de l’Homme et des Mammifères, pas une espèce typiquement pathogène, synthétise de vitamines (K), absorption très rapide de l’oxygène souches sauvages :pas d’exigences nutritionnelles particulières. Les coliformes Escherichia coli ou les coliformes fécaux : indicateur de contamination Escherichia, Citrobacter, Enterobacter et Klebsiella en grand nombre dans le tube digestif, survie plus longue (jusqu’à 20 semaines). bon témoin de la contamination initiale des produits, de l’hygiène de manipulation. techniques de détection performantes et faciles à utiliser. pas besoin d’identification formelle des souches. La bactérie bien évidemment la plus connue est Escherichia coli. Elle est présente dans le tube digestif de l’Homme et des Mammifères, bien que ne représentant pas la flore dominante, (mais 80% de la flore aérobie), ce n’est pas une espèce typiquement pathogène. Elle joue un rôle prépondérant dans le tube digestif parce qu’elle synthétise des vitamines (K), qu’elle absorbe très rapidement l’oxygène stabilisant les conditions d’anaérobiose nécessaire au fonctionnement de la partie basse du tube digestif (gros intestin). Les espèces sauvages n’ont pas d’exigences nutritionnelles particulières, et utilisent une grande variété de substrats carbonés. Les coliformes Dans un grand nombre de cas, la recherche ou le dénombrement d’ Escherichia coli ou des coliformes fécaux est utilisé comme indicateur de contamination des eaux ou de certains produits. Ces bactéries : Escherichia, Citrobacter, Enterobacter et Klebsiella en grand nombre dans le tube digestif, survivent plus longtemps que les autres pathogènes, (jusqu’à 20 semaines). Ils sont donc un bon témoin de la contamination initiale des produits, de l’hygiène de manipulation. De plus les techniques destinées à dénombrer ces germes sont performantes et faciles à utiliser. Il n’est pas nécessaire d’identifier formellement les souches pour conclure à la contamination puisque le plus souvent c’est seulement à titre d’indicateur que ce dénombrement est effectué

70 Test IMViC I : production d’indole à partir de tryptophane dans une EPi M : pour rouge de méthyle: milieu CLAK ET LUBS Vi: pour Voges-Proskauer: milieu CLAK ET LUBS C: pour citrate.. SIMMONS l’indicateur initialement rouge orangé, vire au rouge prononcé à l’addition dans une aliquote de milieu de Clark et Lubs après 18 heures de culture, acidifié par les produits de la fermentation des acides mixtes, la réponse négative est indiquée par une couleur jaune du réactif apparition d’une coloration rose, lors de l’addition dans une aliquote de milieu de Clark et Lubs après 18 heures de culture, de créatine et/ou a-naphtol en milieu basique bien oxygéné. La coloration correspond à la détection de l’acétoine, c’est-à-dire à la voie du butane–diol qui neutralise le milieu rendu acide par les acides mixtes les bactéries capables d’utiliser le citrate du milieu, se développent dans un milieu où la seule source de carbone est le citrate de sodium. Le développement traduit la présence d’une perméase au citrate

71 Pathogénicité des Escherichia coli entérotoxines ou exotoxines
flore banale du tube digestif MAIS virulence potentielle. EPEC: Escherichia coli entéropathogènes EIEC: Escherichia coli invasives ETEC: Escherichia coli entérotoxinogènes EHEC: Escherichia coli entérohémorragiques Bien que constituantes de la flore banale du tube digestif certaines souches peuvent être ou devenir virulentes,  en particulier chez les personnes fragiles : jeunes enfants, personnes immunodéprimées naturellement ou non, personnes âgées. Elles peuvent alors occasionner des troubles intestinaux, diarrhées plus ou moins graves ce sont les E. coli entéropathogènes (EPEC) et entérotoxinogènes (ETEC) et des bactéries plus dangereuses les entérohémorragiques (EHEC) et entéro invasives (EIEC) : Parmi les souches les plus dangereuses : la souche O157, H7 est responsable de diarrhées hémorragiques. Voir facteur de virulence, adhésion et exotoxines Cette souche représente un vrai problème aux USA: cas /an avant 2005, avec des épisodes infectieux très graves. A ce jour elle n’est pas signalée comme posant des problèmes en Europe. En Auvergne moins de 10 cas ont été signalé les dernières années, ce qui ne veut pas dire que cela n’arrivera pas très rapidement d’autant plus que les scientifiques ne savent pas pourquoi cette souche est restée surtout présente aux USA, malgré les échanges économiques de denrées alimentaires et de voyageurs potentiellement porteurs de germe. En 2005 : un foyer de 70 cas a été identifié dans le quart Sud –Ouest et depuis aucun épisode épidémique n’a été déclaré en France.

72 E.Coli Entéropathogènes: Adhésion, adhésion-effacement
Système de secrétion de type III Le protocole d’adhésion-effacement emprunté par les Escherichia coli entéropathogènes est complet et peut servir à illustrer le comportement des bactéries en général même si toutes les bactéries n’utilisent pas strictement le même protocole.les bactéries adhèrent aux cellules de l’hôte, provoquent des modifications morphologiques et fonctionnelles de la membrane des cellules de l’hôte. Les bactéries adhèrent aux microvillosités des cellules de l’épithélium intestinal, mais on ne sait pas encore à ce jour par quelle structure : fimbriae ou capsule. Elles synthétisent alors des protéines ESP secrétées par des systèmes de secrétion de type III qui ancrent la bactérie à la cellule épithéliale. Parmi ces Esp pour E.coli Secreted Protein EspA compose un filament creux qui permet l’injection d’une protéine spécifique. EspB-D: protéines secrétées par Esp A formant un pore dans la membrane de l’höte EspA: filament adhésif creux ESP= E/coli Secreted Protein D’après Wales, Woodward, Pearson, J. Comp. Path

73 Adhésion, adhésion-effacement
Adhésion de l’intimine à Tir Réorganisation de l’actine : piédestal lié à Tir. Echanges ioniques et flux d’eau perturbés diarrhée (cas des entéropathogènes) Tir: Translocator intimine Receptor, Intimine (gène eae). Incorporation de Tir :déstabilisation du cytosquelette. Effacement des microvillosités. Filament d’actine du cytoquelette intimine La bactérie secrète deux autres protéines:Tir Translocator intimine Receptor, qui s’incorpore à la membrane de la cellule épithéliale Incorporation de Tir dans la membrane de la cellule intestinale déstabilise le cytosquelette qui maintenait la forme des microvillosités. Les microvillosités s’effacent. L’intimine vient adhérer à son récepteur: Tir ce qui stabilise l’adhésion de la bactérie pathogène à la cellule de l’hôte. De plus l’actine composant le cytosquelette est réorganisé pour former un piédestal lié à Tir. A ce stade le processus d’attachement-effacement est complet. Les échanges ioniques et les flux d’eau sont alors perturbés ce qui se manifeste sous la forme d’une diarrhée (cas des entéropathogènes) Tir

74 E.coli entérotoxinogènes
ETEC : multiplication des bactéries libération entérotoxine activation de l’adénylate cyclase. augmentation AMP cyclique sécrétion active de Cl- et de carbonate blocage de l’entrée normale de sodium flux d’eau au niveau des cellules de l’intestin grêle. Pour les ETEC (enterotoxinogènes) la multiplication des bactéries provoque la libération de l’entérotoxine de type cholérique. La toxine se fixe à un récepteur lipidique de la membrane de de l’hôte, s’internalise en finalement active l’adénylate cyclase. L’augmentation du niveau d’AMP cyclique induit une sécrétion active de chlorure et de carbonate hors des cellules de la muqueuse intestinale, et bloque l’entrée normale de sodium à partir de la lumière intestinale en direction du sang. Le déséquilibre ionique entraine un flux d’eau au niveau des cellules de l’intestin grêle qui n’est pas compensée par la réabsorption de l’eau au niveau du gros intestin. L’ensemble de ces déséquilibres conduit à des pertes d’eau massives et donc une déshydratation extrême de l’organisme entier, qui peuvent entraîner la mort dans le pire des cas, des lésions irréversibles des reins chez les jeunes enfants et des attaques neuronales chez les personnes âgées.

75 E.coli entéroinvasives
EIEC pénètrent par les vésicules d’endocytose, traversent les cellules épithéliales envahissent tout l’organisme. La réponse de l’organisme :de type inflammatoire. EIEC (entéro invasives), sont capables de pénétrer par les vésicules d’endocytose, dans les cellules de l’hôte et de s’y multiplier. Ces bactéries vont traverser les faces internes des membranes des cellules épithéliales puis envahir tout l’organisme. La réponse de l’organisme est alors de type inflammatoire.

76 Les entérohémorragiques: type E.coli 0:157;H7
libération d’exotoxines de type shiga-like-toxin ou verotoxine (Stx) internalisation des toxines dans les cellules épithéliales de l’intestin modification du métabolisme. ou infiltration entre deux cellules. Polynucléaires Macrophages Stx : inactivation de la sous-unité 60S du ribosome. Stx inhibe la fixation de l’amino-acyl ARNt sur le ribosome Les EHEC entérohémorragiques se multiplient et libèrent des exotoxines de type shiga-like-toxin ou verotoxine (Stx) qui s’internalisent dans les cellules épithéliales de l’intestin et en modifient le métabolisme jusqu’à la mort de ces cellules. La toxine peut aussi s’infiltrer entre deux cellules Stx inhibition de la synthèse des protéines par inactivation de la sous-unité 60S du ribosome, chez les cellules eucaryotes. L’inhibition est indépendante de l’activité peptidyl transférase. Stx inhibe la fixation de l’amino-acyl ARNt sur le ribosome Purified Stxs have also been shown to induce apoptosis of epithelial and endothelial cells in vitro, Microbial Pathogenesis 38 (2005) 63–76 Lisa M. Harrison, verotoxine Verotoxine nom actuel: toxine qui tue les cellules Vero en culture L. M. Harrison, (2005)

77 Les entérohémorragiques: type E.coli 0:157;H7
verotoxine + libération de LPS :induction de réponse immunitaire et inflammatoire Polynucléaires Macrophages Vaisseau sanguin L’action de la verotoxine et la libération de LPS à partir des cellules invasives lysées induit une réponse immunitaire ( cytokines, interleukines, anti-corps) et inflammatoire qui peut se généraliser au système sanguin, rénal et finalement au cerveau Cytokines, TNF Interleukine Thrombose

78 Salmonella Bacille Gram négatif mobile
glucose fermenté gaz + (hydrogène lyase), forme du SH2 n’utilise ni le lactose , ni le saccharose. Toutes les souches sont pathogènes avec plus ou moins de virulence. Salmonella typhi et paratyphi : responsables des fièvres typhoïde et paratyphoïde. Salmonellas enterica gastro-entérites 12 à 36 heures après ingestion d’aliments contaminés, Vomissements, des diarrhées parfois sanglantes, des douleurs abdominales et des fièvres élevées. Parfois infections articulaires, des endocardites dose minimale infectante est élevée : 105 à 106 germes Les plus contaminés: les volailles, les viandes, les œufs et ovoproduits pathogénicité : comme EIEC et ETEC: multiplication à l’intérieur des cellules de la muqueuse intestinale et excrétion des toxines qui passent par la voie sanguine. systèmes de destruction des FRO multiplication dans les cellules de l’immunité. LPS (endotoxine) :responsable du choc septique (lipide A). C’est une bactérie habituellement mobile qui en général fermente le glucose avec production de gaz (hydrogène lyase), forme du SH2 et n’utilise ni le lactose , ni le saccharose. Toutes les souches sont pathogènes avec plus ou moins de virulence. Salmonella typhi et paratyphi sont responsables des fièvres typhoïde et paratyphoïde. La plupart des autres souches de salmonelles sont responsables de gastro-entérites 12 à 36 heures après ingestion d’aliments contaminés, traduites par des vomissements des diarrhées parfois sanglantes, des douleurs abdominales et des fièvres élevées. Ces symptômes disparaissent spontanément chez des individus en bonne santé mais peuvent entraîner la mort chez des malades fragiles. La dose minimale infectante est élevée : 105 à 106 germes mais dans certains cas quelques bactéries sont suffisantes pour provoquer une gastro-entérite : entre janvier et mai 2005, 140 nourrissons de moins de trois mois ont été infectés en région parisienne. 600 analyses ont été effectuées pour rechercher l’origine de la contamination, donc 420 prélèvement sur l’environnement de la chaîne de production: seuls 6 prélèvement de l’environnement ont détecté des salmonelles de la souche enterica impliquée dans l’épidémie. Sur les boîtes non complètement consommées retrouvées (27) 270 analyses par fraction de 25 g ont permis de détecter la présence de salmonelles sur 4 boîtes pour lesquelles 1 ou 2 prélèvements par boîte étaient contaminés. Quelques salmonelles peuvent aussi entraîner des infections articulaires, des endocardites….  Les produits les plus souvent contaminés sont les volailles, les viandes, les œufs et ovoproduits La pathogénicité des salmonelles est voisine de celle des EIEC et ETEC. Elles peuvent se multiplier à l’intérieur des cellules de la muqueuse intestinale et excréter des toxines qui passent par la voie sanguine. De plus les salmonelles possèdent des sytèsmes de destruction des FRO très performants (FRO formés par les macrophages) et ont donc la capacité à se multiplier dans les cellules de l’immunité. Le LPS (endotoxine) st lui responsable du choc septique (lipide A).

79 Shigella proches du genre Escherichia.
problème majeur dans les pays en voie de développement , 160 millions de cas par an avec une mortalité importante chez les petits enfants en Afrique Noire, Asie du Sud –Est et Amérique centrale plus de 200 cas pour personnes par an. En France 1000 souches répertoriées par an par l’Institut Pasteur, la majorité < voyageurs rentrés de pays ou la shigellose est endémique. S. sonnei (58%) S. dysenteriae 3% sur les souches collectées. pathogénicité est un mélange d’entéroinvasion et entérotoxinogenèse, En France environ 1000 souches sont répertoriées par an par l’Institut Pasteur, dont la majorité provient de voyageurs rentrés de pays ou la shigellose est endémique. La prédominance est observée pour S. sonnei (58%) alors que pour l’agent de la dysenterie: S. dysenteriae l’incidence n’est que de 3% sur les souches collectées. Leur pathogénicité est un mélange d’entéroinvasion et entérotoxinogenèse, entrainant à la fois une diarrhée due à la destabilisation des membranes de cellules de l’intestin , une invasion des tissus et une réponse inflammatoire violente. Une des toxines peut atteindre le système nerveux. Shigellose ou dysenterie bacillaire. La presse médicale 2007. Nicolas X.,Granier H. et P Le Guenn.

80 Les Vibrionacées bacilles droits ou courbes,
mobiles au moyen de flagelles péritriches ou non mobiles, anaérobies facultatifs, production d’ acides à partir des sucres. Catalase positif et oxydase positif. la respiration nitrate Vibrio et Photobacterium ont besoin de sodium, moins de 100mM pour Vibrio plus de 100mM pour Photobacterium. Vibrio cholerae , Vibrio parahaemolyticus Vibrio cholerae et Vibrio parahaemolyticus sont deux espèces pathogènes pour l’homme, Leur habitat est en général les eaux même peu salines pour V . cholerae qui provoque de graves épidémies lors de l’usage d’eaux non traitées. La contamination par V. cholerae se fait presque exclusivement par la consommation d’eaux peu ou pas désinfectée, alors que les gastroentérites à V. parahaemolyticus passent par la consommation de coquillages et crustacés provenant d’eaux contaminées. Vibrio cholerae adhére aux microvillosités de paroi intestinale au niveau de l’intestin grêle, et se développe à la surface des cellules sans y pénétrer, et secrète des entérotoxines. Cette famille compte quatre genres distingués sur leur besoin en NaCl pour leur croissance : Vibrio et Photobacterium ont besoin de sodium, moins de 100mM pour Vibrio plus de 100mM pour Photobacterium. Aeromonas et Plesiomonas n’ont pas d’exigence en sodium Vibrio cholerae , Vibrio parahaemolyticus espèces pathogènes pour l’homme, eaux même peu salines pour V . cholerae :graves épidémies lors de l’usage d’eaux non traitées. V. cholerae : eaux peu ou pas désinfectée, V. parahaemolyticus : coquillages et crustacés provenant d’eaux contaminées. Vibrio cholerae adhére aux microvillosités entérotoxines.

81 Les bactéries à Gram positif
Staphylococcus à coagulase positive Streptococcus Bacillus cereus Clostridium perfringens et C. botulinum Listeria

82 Staphylococcus à coagulase positive ou S.aureus
Les staphylocoques sont des coques immobiles anaérobies facultatifs, capables de réduire les nitrates en nitrites, à oxydase négatif, qui produisent des acides à partir de glucose : un peu d’acétate et de CO2 en aérobiose de l’acide lactique en anaérobiose. La plupart des souches tolèrent 10% de NaCl et se développent entre 18 et 40°C. Ils vivent en général sur la peau des animaux à sang chaud et dans les glandes de la peau, ainsi que sur les muqueuses. Quelques espèces sont pathogènes pour l ‘homme et l’animal. L’espèce responsable de Toxi-Infection Alimentaire est Staphylococcus aureus. L’incidence des toxi-infections à Staphylococcus aureus semble en régression depuis 1981. Les malaises induits par Staphylococcus, sont spectaculaires mais ils durent peu de temps et sont rarement létaux sauf pour des nourrissons ou des personnes âgées affaiblies. Les symptômes apparaissent entre 1 et 8 heures après ingestion de l’aliment contaminé et se traduisent par des nausées, des maux de tête, des douleurs abdominales et des vomissements fréquents accompagnés de diarrhées. Il n’y a pas obligatoirement de fièvre. Les personnes affectées ont la sensation impressionnante de mourir mais se rétablissent le plus souvent en 24 heures. Le risque le plus grave est celui de déshydratation. Quelques fois on préfère le terme d’intoxination pour les pathologies liées à Staphylococcus. En effet c’est l’ingestion d’une quantité de toxine (0,1 à 10 µg) qui produit des troubles et non l’ingestion des bactéries. Cette quantité de toxine représente entre 5 x 105 et 5 x 106 germes par gramme de produit ingéré, indétectable, le métabolisme de Staphylococcus ne laisse ni goût ni odeur dans l’aliment. La bactérie peut cultiver de 6 à 46°C avec un optimum à 37°C ; la production de toxine se fait de 10 à 45°C avec un optimum à 40°C …..

83 Staphylococcus à coagulase positive ou S.aureus
Les toxines: Deux coagulases: -une coagulase libre excrétée dans le milieu et qui provoque la prise en masse du sérum par transformation de fibrinogène en fibrine -une coagulase liée ou « clumping-factor » attachée à la paroi bactérienne et qui provoque l’agglutination des bactéries entre elles. Ces deux coagulases protègent la bactérie de la destruction par le système immunitaire. Des hémolysines ou phospholipases excrétées qui déstabilisent les membranes des cellules de l’hôte et provoquent la fuite des électrolytes Une entérotoxine thermostable (SE) et une toxine responsable du syndrôme de choc toxique(TSST). Quelques µg de l’enterotoxine SE sont responsables, 4heures après consommation d’un aliment, de vomissements et diarrhées. Il semblerait que les mastocytes (cellules du système immunitaire porteuse d’IgE) libèrent au contact de SE des molécules d’une part médiatrice de la réponse inflammatoire : histamine, sérotonine et d’autre part mimétiques de neuropeptides , donc capables d’activer les spasmes de vomissement. TSSt altère la réponse immunitaire en élevant dans le sang la concentration de cytokines proinflammatoires (inducteur de fièvre via l’hypothalamus). SE et TSST sont considérés comme des superantigènes qui activent la réponse immunitaire en se fixant directement sur une molécule du complexe majeur d’histocompatibilité, sans avoir besoin d’être ingéré par les macrophages.

84 Streptococcus Ce sont des coques sphériques ou ovoïdes de moins de 2µm de diamètre, qui en milieu liquide sont associés par paires ou en chaînettes. La plupart sont anaérobies facultatifs mais certains préfèrent une atmosphère enrichie en CO2, voire des conditions d’anaérobiose vraie. Ils n’ont pas de catalase. Leur métabolisme est fermentaire avec production principalement d’acide lactique, mais pas de gaz , ce métabolisme est peu rentable, ils ont donc des exigences nutritionnelles complexes. Certaines souches fermentent les acides organiques et/ou les acides aminés. . Leur température optimale de croissance est autour de 37°C, ils font en général partie de la flore commensale, parasite ou pathogène de l’homme et des animaux y compris des insectes. Ils sont en général peu pathogènes mais sont recherchés chez les poissons, coquillages et crustacés à titre de témoins de contamination fécale récente. Streptococcus faecalis peut être responsable d’infections urinaires ou d’endocardites

85 Bacillus Bacillus cereus
Ce sont des bacilles droits qui peuvent mesurer entre 1,2 et 10 µm. ils sont mobiles, grâce à des flagelles péritriches. Ils sont aérobies ou anaérobies facultatifs. Ils produisent des spores centrales ou terminales, rarement déformantes. L’oxygène est le principal accepteur final d ‘électrons. Ils ont une réponse en général positive à la catalase et positive ou négative à l’oxydase. Ce genre comporte des espèces pathogènes : B. anthracis, le plus médiatisé, B. cereus , actuellement naturellement plus dangereux que B. anthracis, car responsables de toxi-infections alimentaires.( avec B. brevis, licheniformis, subtilis) B. thuringiensis est pathogène pour les insectes essentiellement mais peut l’être aussi pour des mammifères : mastites bovines, Bacillus cereus  Selon les souches il peut se développer de –1 à +59°C, ce qui en fait un germe ubiquiste, présent en général dans le sol. Son substrat de prédilection est le riz, d’autant plus si des protéines animales sont ajoutées (jus de viande). Il se développe pour des pH allant de 4,5 à 9,3 et des Aw supérieures à 0,95 Les spores sont thermorésistantes : à 95°C; le temps de réduction au dixième de la concentration varie de 1 min à 5122 min pour les spores les plus résistantes. La pathogénicié est liée à la présence de toxines  excrétées :

86 Bacillus Toxines de Bacillus cereus
Tout comme Staphylococcus aureus , cette bactérie libère deux types de toxines, l’une thermostable, l’autre thermolabile Toxine émétisante ou cereulide : c’est un peptide de 1,2 KDa thermostable (126°C pendant 90 min) et résistant à la protéolyse, elle est produite entre 20 et 30°C en fin de phase de croissance. Sa production est associée à la sporulation. Elle agit par intoxination. Son mécanisme d’action est inconnu, elle provoque des vomissements, des crampes abdominales à partir d’une ingestion de 400 à 500 µg. Toxine diarrhéigène : c’est une protéines de D produite pendant la phase exponentielle de croissance. A une température de 18 à 43°C. La toxine est instable entre 4 et 25°C et détruite à 56°C pendant 5 min. Elle fonctionne comme une adénylate kinase qui provoque l’accumulation de liquide et fuite des électrolytes : chlorure de sodium en particulier, dans l’intestin par diminution du taux d ATP dans les cellules épithéliales. Cette toxine est rarement à l’origine d’intoxination mais plutôt libérée dans l’intestin lors de l’ingestion massive de B. cereus. (104 à105 germes /g) Les aliments responsables pour la forme diarrhéique sont les produits en sauce , éventuellement épicés, car les épices peuvent être porteurs de spores nombreuses ; pour la forme émétique, les aliments amylacés sont les principaux responsables. Les plats de riz dans les restaurants orientaux sont les principaux responsables des épisodes diarrhéiques liés à B. cereus. Pour que le riz ne colle pas et puisse être grillé, il est cuit mais n’est pas refroidi en chambre froide qui agglutine les grains de riz. Cette pratique culinaire est particulièrement propice au développement de B. cereus.  Clostridium

87 Clostridium perfringens, C. botulinum
Ce sont des bacilles droits ou courbes qui peuvent atteindre 10µm de long, qui forment des endospores en général déformantes. Le plus souvent à catalase négatif, la plupart des espèces sont anaérobies bien que certaines soient aérotolérantes. Quelques espèces sont pathogènes pour l’homme et l’animal : Clostridium botulinum, perfingens, difficile, tetani . Les clostridies sont ubiquistes et trouvées dans le sol, les sédiments marins, les boues, les végétaux en décomposition, dans le tractus intestinal de l’homme et l’animal. Clostridium perfringens Cette bactérie mobile, est très anciennement connue pour provoquer ce qu’on appelait les gangrènes gazeuses. L’infection par cette bactérie commune dans le sol se faisait à l’occasion du contact avec une plaie. Mais cette bactérie représente encore de nos jours un risque en agro-alimentaire. L’ingestion de cette bactérie essentiellement présente sur les viandes de volailles et les viandes en général insuffisamment cuite, peut être suivie de la multiplication des bactéries dans les conditions d’anaérobiose du TD. Dans l’intestin ces bactéries sporulent et c’est au cours de la sporulation que les toxines sont libérées dans l’environnement. Cette souche synthétise trois types d’exotoxines : -l’entérotoxine impliquée dans les TIAC, est une protéine qui s’insère dans la membrane de la muqueuse épithéliale l’organisme infecté et induit des perturbations des flux d’eau et de sels : Na+ et Ca++, ainsi que du glucose, -la toxine  est une toxine nécrosante qui provoque la mort des cellules infectées, Ces deux toxines permettent donc à la bactérie en plus des effets diarrhéigènes, l’entrée dans le système sanguin. -la toxine  qui est une phospholipase ou lécithinase provoque une augmentation de la perméabilité des vaisseaux sanguins, la lyse des membranes cellulaires : leucocytes, hématies et des troubles de la coagulation et la toxine  nécrosante pour les hématies. La dose infectante est d’ environ 108 cellules végétatives. Elle est souvent associée à la consommation de conserves familiales insuffisamment stérilisées.

88 Clostridium Clostridium botulinum
Cette bactérie mobile est responsable de pathologies paralysantes (flasque) dues à l’action d’une neurotoxine qui bloque la transmission du signal nerveux. La maladie ou botulisme résulte de l’ingestion de neurotoxines ou de bactéries qui vont se développer dans l’intestin et sécréter la toxine, ou encore de l’introduction au hasard de la contamination de plaies. Elle est souvent associée à la consommation de conserves familiales insuffisamment stérilisées ; L’espèce Clostridium  botulinum correspond en fait à un groupe d’espèces produisant des neurotoxines, dont les spores peuvent résister à un chauffage allant jusqu’à 112°C. Les bactéries se développent à des pH supérieurs à 4,5 donc dans des aliments plutôt carnés peu acides. Les neurotoxines sont produites pendant la croissance sur des milieux complexes.

89 Listeria Ce sont de courts bacilles qui peuvent former des filaments de 6 à 20 µm dans les cultures âgées, ils ne forment pas de capsule et sont mobiles au moyen de flagelles péritriches en culture à 20-25°C. Les colonies sont bleues grises et ont des reflets bleus verts en lumière transmise oblique. La température optimale de croissance est entre 30 et 37°C. mais ils peuvent se développer de 1 à 45°C. Ils préfèrent les pH plutôt neutres ou alcalins de 6 à 9. Ils ne survivent pas 30 minutes à 60°C. Ils sont oxydase négatif. Le métabolisme du glucose conduit majoritairement à la production d’acide lactique. ( sans gaz) Le test RM est positif et le VP aussi. Le citrate du milieu n’est pas utilisé, l’indole n’est pas produit, l’esculine est hydrolysée, mais pas l’urée, ni la gélatine, ni la caséine. Listeria monocytogenes est pathogène pour l’homme et pour un grand nombre d’espèces animales. Facteur de virulence : Listeria synthétise une protéine d’adhésion à la surface des cellules eucaryotes, qui induit la phagocytose par ces cellules. Une listériolysine se fixe sur le cholestérol des membranes cellulaires et lyse ces membranes ; une phospholipase complète l’équipement d’invasion cellulaire. La listeriolysine formant des pores dans les membranes des hématies provoque l’hémolyse. Tandis qu’une protéine ActA modifie la structure de l’actine : support de tous les organites et mouvements cellulaires. L’entrée se fait par voie digestive, puis la bactérie s’internalise dans les macrophages qui en absence de réponse immunitaire forte vont s’accumuler dans le foie et la rate sans détruire la bactérie. De là elle atteint tout le système sanguin et peut se localiser dans tout l’organisme. Les symptômes de listériose peuvent apparaître entre 4 jours et 4 semaines après l’ingestion. On estime que seulement 100 germes ingérés sont susceptibles d’entraîner des troubles. Listeria provoque des septicémies, des encéphalites et l’avortement des femmes enceintes vers le 5ème mois de grossesse. Les symptômes de listériose sont discrets : fièvre et état grippal, parfois maux de tête et raideur de la nuque, rarement troubles digestifs. Chez le nouveau-né la listériose provoque des méningites et encéphalites mortelles. C’est un germe ubiquiste que l’on peut trouver aussi bien dans le sol, sur les légumes, les poissons, les viandes et charcuteries, les fromages.

90 Les germes d’altération ou responsables de pathologies non alimentaires
Les bactéries à Gram négatifs Borrelia (spirochète) Pseudomonadas Legionella Nesseria Les bactéries à Gram négatifs Bacillus Corynebacterium Propionibacterium Brochothrix Les germes responsables d’altération des aliments sont en général dégradent les qualités organoleptiques des produits, soit en produisant des biofilms visqueux , gras à reflets métalliques, soit par l’émission de métabolites volatiles malodorants. Le développement de ces bactéries repousse la consommation des produits et même en absence de dangerosité réelle, ils sont recherchés parles services Qualité des entreprises alimentaires. Les germes pathogènes non responsables de TIAC peuvent être infiniment dangereux car le plus souvent indétectables. Des mesures d’hygiène strictes ne permettent pas forcément d’éliminer leur présence. Les toxines

91 Les spirochètes (G-) Borrelia
morphologie très particulière, mécanisme de mouvement particulier. bacilles allongés, jusqu’à 500µm de long, ayant une forme spiralée. cylindre protoplasmique rigide; membrane externe souple. Leur mouvement est très rapide et flexueux. flagelle Les spirochètes sont des bactéries ayant une morphologie très particulière et un mécanisme de mouvement également particulier. Ce sont des bacilles allongés, jusqu’à 500µm de long, ayant une forme spiralée. Ils sont mobiles grâce à des flagelles polaires rigides (de 2 à 100) qui sont insérés dans l’espace périplasmique. Le cylindre protoplasmique est relativement rigide tandis que la membrane externe est souple. Leur mouvement est très rapide et flexueux. Borrelia Ce sont d’assez petits spirochètes de 3 à15 µm de long, anaérobies, dont la majorité des espèces sont des pathogènes pour l’homme et l’animal. L’infection provoque des fièvres récurrentes pouvant conduire à la mort de 40% des hôtes infectés si ceux-ci ne sont pas traités aux antibiotiques. La maladie la plus connue est la maladie de Lyme transmise par des piqûres de tiques en général ou de Taon entre un animal infecté et l’Homme. Le symptôme le plus connu est la formation de rougeurs sous forme de disques qui s’agrandissent, avec des douleurs diverses et de la fièvre. Cette maladie peut être mortelle après une attaque des tissus du cœur. Les premiers cas identifiés l’ont été aux Etats-Unis dans le Connecticut en 1975 et se répandent très largement, y compris en Europe. Actuellement : aux USA : cas par an, En Europe :de 5 (Irlande) à 350 (Autriche) pour 100 000 habitants, 200 en France ; surtout Est et Centre (pas pourtour Méditerranée, ni montagne) Borrelia 3 à15 µm de long, anaérobies, la majorité des espèces : pathogènes pour l’homme et l’animal ( fièvres récurrentes) : maladie de Lyme mortalité de 40% des hôtes infectés si …. piqûres de tiques en général ou de taon. rougeurs sous forme de disques , douleurs diverses et fièvre. 1er cas Etats-Unis dans le Connecticut en 1975. Actuellement : aux USA : cas par an, En Europe :de 5 (Irlande) à 350 (Autriche) pour 100 000 habitants, 200 en France 

92 Borrelia burgordferi repas de sang chez un animal infecté , [sang] OspA exprimée, fixation de Borrelia sur une protéine: TROSPA pour Tick receptor for OSpA Épiderme Animal infecté Repas de sang dans les glandes salivaires : OspC exprimée  secrétion par les glandes salivaires de Salp15, complexe avec OspC Tick–host–pathogen interactions in Lyme borreliosis Joppe W.R. Hovius, Alje P. van Dam and Erol Fikrig Trends in parasitology, 2007 OspA TROSPA OspC Salp15

93 Borrelia burgordferi Y Repas de sang chez un animal non infecté,
injection d’ un anticoagulant (glandes salivaires) et Borrelia porteuse de OspC et Salp15. Épiderme Animal sain Y Salp15 : inhibiteur de l’activation des lymphocytes T et fixation de OspC protection de l’action des anticorps Lymphocyte B Lorsque la tique prend un repas de sang chez un animal non infecté, elle injecte d’abord un anticoagulant produit par les glandes salivaires et en même temps la bactérie porteuse de OspC et Salp15 Salp15 est un inhibiteur de l’activation des lymphocytes T(immuno-supresseur) ; de plus Salp15 se fixe sur la protéine membranaire bactérienne OspC ce qui protège la bactérie de l’action des anticorps de l’hôte mammifère infecté. Cette bactérie est toxique par stimulation de la réponse immunitaire(lympho B) sans être elle-même atteinte, protégée par salp15. Certaines des protéines membranaires en particulier OspA ont des épitopes communs avec le tissu nerveux humain. Les anticorps dirigés contre OspA attaquent alors el système nerveux de l’hôte infecté. Par ailleurs la bactérie se fixe sur les fibres de collagène provoquant des attaques articulaires Épitopes: sites impliqués dans la reconnaissance Antigène-anticorpsAntibodies against OspA epitopes of Borrelianext term burgdorferi cross-react with neural tissue Armin Alaedin .Journal of Neuroimmunology.2005 A-C contre les tissus nerveux Lympho T Toxicité par stimulation de la réponse immunitaire (lympho B) sans atteinte. OspA : épitopes communs avec le tissu nerveux humain. A-C anti-OspA contre le système nerveux de l’hôte Fixation de Borrelia: sur les fibres de collagène attaques articulaires. OspC Salp15 OspA

94 Pseudomonas (G-) Brochothrix (G+)
bactéries psychotrophes :Pseudomonas non pathogènes; altération des qualités organoleptiques du produit. sur une viande réfrigérée ces souches jusqu’à 75% de la flore totale. enzymes lytiques : protéases et lipases dégradation des protéines en peptides et amines ; goût et une odeur désagréable cas du lait une gélification même après traitement thermique (UHT) si Pseudomonas :enzymes protéolytiques thermorésistantes (quelques minutes à 140°C). lipides dégradés: goût de rance et déstabilisation de la crème. Brochothrix (G+) Dans les viandes et dans le lait les bactéries dominantes à basse température : psychotrophes sont des Pseudomonas non pathogènes mais responsables de l’altération des qualités organoleptiques du produit. Sur une viande réfrigérée ces souches peuvent représenter jusqu’à 75% de la flore totale. Leur développement forme une couche muqueuse à reflets verts fluorescents ou non. Ces bactéries en se développant libèrent des enzymes lytiques : protéases et lipases qui s’attaquent à la paroi des cellules ou dans le cas du lait aux constituants du lait : caséines ou lipides. Le résultat est la dégradation des protéines en peptides et amines dont certains ont un goût et une odeur désagréable et dans le cas du lait une gélification même après traitement thermique (UHT) si le lait est trop chargé en Pseudomonas dont les enzymes protéolytiques sont thermorésistantes (quelques minutes à 140°C). Les lipides sont aussi dégradés, ce qui s’accompagne d’un goût de rance et d’une déstabilisation de la crème. isolée en courtes chaînes ou en filaments qui forment des amas, non mobiles, température optimale est 20-25°C, développement entre 0 et 30°C, à pH voisin de la neutralité. fermentation du glucose : majoritairement de l’acide lactique et de l’éthanol. aérobiose le métabolisme du glucose  d’acides gras volatiles : isobutyrate et isovalérate. bactérie dominante isolée des viandes réfrigérées, ( blanches prédécoupées) sous atmosphère appauvrie en oxygène et enrichie en CO2.

95 Legionella (G-) Legionella pneumophila
petite taille <1µm, aérobies, pas de forme de résistance. mobiles ( 1 ou plusieurs flagelles polaires ou latéraux). Besoin en cystéine et des sels de fer. Les sucres ne sont jamais utilisés, acides aminés source de C et N. une seule espèce : Legionella et 6 genres. Tous potentiellement pathogènes pour l’Homme. Legionella pneumophila oxydase et catalase sont positifs, le métabolisme respiratoire O2 exclusif, -lactamases. L.pneumophila responsable de la maladie du légionnaire et de la fièvre de Pontiac: pneumonies sévères ayant une mortalité jusqu’à 15% ou plus habitat original : le sol ou l’eau douce, L. pneumophila : pathogène intracellulaire. Phospholipase; hydrolyse des phospholipides cellules épithéliales des alvéoles pulmonaires,en lysophosphatidyl choline hautement toxique; passage dans le sang. Dans les macrophages Legionella se multiplie. Synthèse d’une métalloprotéine de 39 kDa cytotoxique , d’un petit peptide résistant à l’acide et à la chaleur. Blocage de la réponse immunitaire des macrophages : arrêt du métabolisme oxydatif et inhibe la production de H2O2, Les sucres ne sont jamais utilisés ni comme source d’énergie ni comme source de carbone, elles préfèrent les acides aminés dans les deux exigences. La famille comporte une seule espèce : Legionella et 6 genres. Tous les genres sont potentiellement pathogènes pour l’Homme. Legionella pneumophila oxydase et catalase sont positifs, le métabolisme respiratoire O2 exclusif, -lactamases. L.pneumophila responsable de la maladie du légionnaire et de la fièvre de Pontiac: pneumonies sévères ayant mortalité jusqu’à 15% ou plus habitat original : le sol ou l’eau douce, L. pneumophila : pathogène intracellulaire. Phospholipase; hydrolyse des phospholipides cellules épithéliales des alvéoles pulmonaires,en lysophosphatidyl choline hautement toxique pour les cellules eucaryotes. passage dans le²sang. Les macrophages internalisent la bactérie par phagocytose. La bactérie ensuite s’enveloppe dans une membrane qui se lie au lysosome, et se multiplie dans la vésicule ainsi créée. Elle synthétise une métalloprotéine de 39 kDa qui est cytotoxique pour les cellules eucaryotes, un petit peptide résistant à l’acide et à la chaleur vient compléter le système de virulence. Ces deux protéines bloquent la réponse immunitaire des macrophages : arrêt du métabolisme oxydatif de ces cellules et action d’une phosphatase qui inhibe la production de H2O2, qui est en général une première étape de réponse des macrophages aux bactéries pathogènes internalisées Les tests oxydase et catalase sont positifs, le métabolisme respiratoire est exclusif, les nitrates ne sont pas réduits, le bacille produit des -lactamases, hydrolyse l’hypurate et la gélatine. L.pneumophila est responsable de la maladie du légionnaire et de la fièvre de Pontiac. Ce sont des pneumonies sévères ayant 2 à 10 jours d’incubation et véhiculées par l’air. La mortalité peut atteindre 15% ou plus des personnes contaminées. L’habitat original de ces bactéries est le sol ou l’eau douce, la contamination se fait chaque fois que de l’air est humidifié, pulsé, entrainant des gouttelettes contaminées par le germe. L. pneumophila est un pathogène intracellulaire. La bactérie secrète une phospholipase qui lui permet de s’agréger à la paroi des cellules épithéliales des alvéoles pulmonaires recouvertes de phospholipides, puis d’hydrolyser ces phospholipides en lysophosphatidyl choline hautement toxique pour les cellules eucaryotes. La bactérie peut alors passer dans le système sanguin.

96 Neisseria (G-) Neisseria gonorrhoeae : d’infection des muqueuses,
coques à Gram négatif, immobiles ; métabolisme oxydatif, catalase positif qui n’utilisent pas ou très peu les sucres. oxydase est positif. Neisseria gonorrhoeae : d’infection des muqueuses, soit génitales : gonocoque, soit de l’œil: conjonctivite, ou de l’appareil respiratoire et même du sang et du liquide cérébro-spinal. « grains de café » Neisseria meningitidis méningites : ou inflammation des méninges cause aussi les mêmes infections que la souche précédente Neisseria gonorrhoeae est l’agent responsable d’infection des muqueuses, soit infections génitales communément appelée gonocoque, mais la même bactérie est responsable de conjonctivite, d’infection de l’appareil respiratoire et même du sang et du liquide cérébro-spinal. Elle se présente sous forme de coques par paires. « grains de café » Neisseria meningitidis est l’agent principal des méningites : ou inflammation des méninges, mais elle peut aussi causer les mêmes infections que la souche précédente dont elle est très proche phénotypiquement Ces bactéries ne produisent pas d’entérotoxine, ni d’exotoxine, elles ne sont pas non plus hémolytiques. Elles présentent par contre des structures de type adhésines ou fimbriae qui leur permettent d’adhérer fortement aux cellules des organes colonisés. N. gonorrhoea et N. Meningitidis produisent une protéase très spécifique qui hydrolyse les immunoglobulines, et possèdent des mécanismes d’accumulation du fer libre Les autres espèces de Neisseria sont responsables de pneumonies, d’infections urinaires, de septicémies. Ces bactéries sont ubiquistes mais en général non pathogènes, elles peuvent cependant être l’agent de maladies nosocomiales chez des patients hospitalisés immunodéprimés, elles provoquent alors les mêmes maladies que les autres Neisseria. pas d’entérotoxine, ni d’exotoxine, pas d’ hémolyse. structures de type adhésines ou fimbriae  adhésion aux cellules des organes colonisés. protéase très spécifique qui hydrolyse les immunoglobulines, accumulation du fer libre Les autres espèces de Neisseria : pneumonies, infections urinaires, septicémies. ubiquistes, en général non pathogènes, agent de maladies nosocomiales

97 Bacillus (G+) B. anthracis PA LF EF
contaminations respiratoires, gastrointestinales, lors du contact avec une plaie. très proche de Bacillus cereus. Les toxines de B. anthracis: trois exotoxines et une endotoxine Les exotoxines : trois protéines pour une toxine oedémateuse ou une toxine léthale: -EF pour edema factor, -PA pour protective antigen et -LF pour lethal factor B. anthracis  est présent dans le sol principalement, la forme sporulée est la forme la plus représentée dans les poussières. Les contaminations peuvent être respiratoires, gastrointestinales ou particulièrement dangereuses, lors du contact avec une plaie. Elle est très proche de Bacillus cereus. Les toxines de B. anthracis: trois exotoxines et une endotoxine Les exotoxines sont constituées de trois protéines qui selon leur assemblage forment une toxine oedémateuse ou une toxine léthale: EF pour edema factor, PA pour protective antigen et LF pour lethal factor L’endotoxine est constituée par la capsule de poly acide g D-glutamique LF PA EF L’endotoxine : capsule de poly acide g D-glutamique

98 Bacillus anthracis (G+)
capillaire PA (735 AA) : liaison à des récepteurs des cellules de l’hôte infecté. PA = heptamères  la membrane cytoplasmique des cellules de l’hôte pores pour l’entrée de EF et LF. De plus PA est un immunogène puissant. Cellule hôte PA (735 AA) contient des régions impliquées dans la liaison à des récepteurs des cellules de l’hôte infecté et permet la liaison et le transfert de EF et LF. PA s’organise en heptamères qui s’insèrent dans la membrane cytoplasmique des cellules de l’hôte et forme des pores en forme de tonneau. Ces pores facilitent l’entrée dans la cellule de EF et LF. De plus PA est un immunogène puissant. EF ou LF Récepteur sur les cellules eucaryotes PA PA X7

99 Bacillus anthracis (G+)
EF (767AA) + PA = toxine oedèmateuse Activation de l’adénylate cyclase accumulation d’AMP cyclique  la production d’interleukine par les lymphocytes, et inhibition de TNF. EF : inhibition de de FRO par les polynucléaires neutrophiles. IL oedème lymphocyte T TNF AMPc neutrophiles EF (767AA) se lie à PA pour former la toxine oedèmateuse qui activate l’adénylate cyclase et provoque l’accumulation de l’AMP cyclique dans n’importe quel type de cellule. L’accumulation d’AMP cyclique induit la production d’interleukine par les lymphocytes, et inhibe la production du factor nécrotique des tumeurs ou TNF. EF inhibe aussi l’émission de FRO par les polynucléaires neutrophiles. FRO cellule hôte Adénylate cyclase PA X7 EF Récepteur sur les cellules eucaryotes

100 Bacillus anthracis (G+)
LF (776 AA) + PA = toxine léthale, active sur les macrophages  la production de FRO  lyse  libération d’interleukine et de TNF  choc et mort de l’hôte. macrophage FRO Fièvre, Hyper puis hypotension Vasodilatation Fuite des électrolytes Oedèmes périphériques et intestinaux Hypercoaguabilité Diarrhée, vomissements macrophage IL, TNF PA X7 LF Récepteur sur les cellules eucaryotes

101 Bacillus anthracis (G+)
L’endotoxine = capsule de poly acide g D-glutamique, -inhibition de la phagocytose pas d’anti-corps (pas de lyse des bactéries pour exposer les épitopes sur le CMH) L’endotoxine est constituée par la capsule de poly acide g D-glutamique, capsule qui inhibe la phagocytose des bactéries par les macrophages (polynucléaires neutrophiles) et protège la bactérie d’une part de la formation d’anti-corps puisque les macrophages ne peuvent lyser les cellules pour exposer les épitopes sur le CMH, d’autre part de l’élimination par ces mêmes macrophages et par les AC. Polynucléaire neutrophile

102 Bacillus thermoacidodurans ou coagulans (G+)
B. Thermoacidodurans = surissement des conserves, -présent dans les potages lyophilisés. bactéries non pathogènes  une altération des goûts des produits. Cas des potages en poudre, B. Thermoacidodurans est responsables de surissement des conserves, présent dans les potages lyophilisés, dans les poudres qui servent à préparer ces potages. Ces bactéries ne sont pas pathogènes mais provoquent une altération des goûts des produits. En particulier dans les potages en poudre, l’ébullition ne détruit pas les spores, si le potage n’est pas consommé dans son intégralité, il faut le placer impérativement au froid, et non le laisser refroidir à température ambiante, pour éviter la germination des spores

103 Bacilles (G+) non sporulés
Corynebacterium : bacilles droits ou courbes, non mobiles, aérobies à catalase positif Certains pathogènes pour l’homme ou l’animal où opportuniste. flore des fosses nasales, pathogènes comme Corynebacterium diphteriae ou C. pseudotuberculosis. pathogène des plantes : tabac , pomme de terre , blé , maïs. Corynebacterium : Ce sont des bacilles droits ou courbes, non mobiles. Aérobies à catalase positif Une partie des espèces est pathogène pour l’homme ou l’animal où éventuellement opportuniste. Les Corynebacterium de l’homme font en général partie de la flore des fosses nasales, dont certaines souches sont pathogènes comme Corynebacterium diphteriae ou C. pseudotuberculosis. Tandis qu’un autre groupe est pathogène des plantes du tabac à la pomme de terre en passant par le blé et le maïs. Propionibacterium Ce sont de petits bacilles pléomorphes, anaérobies à aérotolérants qui ont un métabolisme fermentaire avec production principalement d’acides propionique et acétique, ainsi qu’un peu d’acide iso-valérique, formique, succinique et lactique. Deux groupes de souches sont séparés : -les souches qui sont isolées des produits laitiers et fromages ainsi que des végétaux fermentant. On associe leur présence à la production de gruyère suisse et d’Emmenthal à qui ils confèrent leur arôme caractéristique -les souches typiquement associées à la peau de l’homme : dont le principal représentant est Propionibacterium acnes. Il est présent dans les glandes sébacées et excrète des phospholipases, lécithinases et lipases qui dégradent les lipides de l’épiderme en acides gras, eux-mêmes ayant un effet inflammatoire puissant . (boutons d’acné) Propionibacterium petits bacilles pléomorphes, anaérobies à aérotolérants , métabolisme fermentaire acides propionique et acétique, un peu d’acides iso-valérique, formique, succinique et lactique. Deux groupes de souches sont séparés : -les souches des produits laitiers et fromages -les souches typiquement associées à la peau de l’homme : dont le principal représentant est Propionibacterium acnes. -phospholipases, -lécithinases et lipases

104

105

106 1 Dissimilation nitrate : Nap
espace périplasmique 2 H+ NO3- + H2O NO2- NapB NapC NapA MoPt Fe -S 2 H+ cytc cytc QH2 Q cytoplasme

107 2 Respiration nitrate : Nar
espace périplasmique 2 H+ ATP synthase 2 H+ NarK QH2 Q MoPt Narl NarH NarG cytb Fe -S ATP ADP 2 H+ NO3- + H2O NO2- cytoplasme

108 3 Assimilation nitrate : Nas
espace périplasmique ABC transporteur NO3- + ATP ADP NasC NasB NasA cytoplasme MoPt Fe -S FAD NO3- + NAD(P)H 2 H+ Fe -S H2O NO2- + NH4+

109 Réduction de génotoxicité
50 100 The effect of probiotics on the genotoxicity of furazolidone J. Raipulis, M.M. Toma, P. Semjonovs International Journal of Food Microbiology) 102, (3), Institute of Microbiology and Biotechnology, LITUANIE Lb acidophilus Streptococcus thermophilus Bifidobacterium lactis Lactobacillus plantarum casei %tage d’inhibition de génotoxicité de la furazolidone sur E.coli (réponse de type SOS)

110 Stimulation du système immunitaire
Probiotiques incorporés à l’alimentde truites à raison de bactéries viables par gramme d’aliment Jour O Jour 1O Jour 2O témoin Lactobacillus rhamnosus Concentration en immunoglobulines (mg/ml) The viability of probiotic bacteria as a factor influencing the immune response in rainbow trout Oncorhynchus mykiss A. Panigrahia, V. Kirona,*, J. Puangkaewa, T. Kobayashib, S. Satoha, H. Sugitac Aquaculture 243 (2005) 241– 254 Tokyo University of Marine Science and Technology, Japon 2005

111 Réduction du taux de cholestérol sanguin
Souris alimentées avec un régime riche en cholestérol et une boisson additionnée de probiotiques Taux de cholestérol S1 S2 50 100 150 200 LDL Cholestérol total eau Lait + Lb casei Lait + Lb plantarum Lait + Lb acidophilus Taïwan 2005

112 c_les sources de carbone Utilisation du citrate
Milieu citrate de Simmons pH 6,8 bleu de bromothymol citrate = source de C ammonium = source de N Inoculé strie centrale

113 Butane-diol pyruvate pyruvate CO2 a acétolactate acétoïne
PEP pyruvate Butane-diol a acétolactate CO2 lactate pyruvate oxaloacétate CO2 H2 formiate acétyl-CoA malate acétyl~P CoA NADH +H+ acétoïne Pi acétaldéhyde fumarate 2,3 butane diol succinate éthanol acétate

114 Rouge de méthyle et Vosges Proskauer pour les entérobactéries
Milieu Clark et Lubs peu tamponné peptones + glucose 4,4 6,3 18 h RM - 4,4 7,0 6,3 Rouge de méthyl RM+ Pour les bactéries lactiques recherche de l’acétoïne seulement KOH ou NaOH + a naphtol + créatine Oxygénation 10 minutes Pas d’acétoïne VP- (RM+) Acétoïne VP+ (RM-)

115 Devenir du tryptophane et de la phénylalanine désamination
chlorure ferrique Coloration brun rouge avec l’acide indolpyruvique eau peptonée Exempte d’indole


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