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Plantes animaux protistes Règnes Protistes supérieurs Protistes inférieurs -Algues -protozoaires -champignons -Algues bleu- verts: cyanophycées -Bactéries.

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1 plantes animaux protistes Règnes Protistes supérieurs Protistes inférieurs -Algues -protozoaires -champignons -Algues bleu- verts: cyanophycées -Bactéries ou schizomycètes

2 La cellules eucaryotes et la cellules procaryotes EucaryotesProcaryotes Paroi: mucopeptide-+ la membrane plasmique++ mitochondries+- chloroplastes+- Reticulum endoplasmique +- Appareil de Golgi+- ribosome80S70S Membrane nucléaire+- chromosomen1 unique Association ADN- Histone +-

3 suite EucaryotesProcaryotes Génophore nucléaire++ Génophore mitochondriale+- Génophore chloroplastique+- Génophore plasmidique-+ La division cellulairemitoseamitose Transport actif++ Transport passif++ Lendocytose et lexocytose+- respirationMembrane mitochondrialeMembrane cytoplasmique photosynthèse+ chloroplaste+ variable Système analogue au chloroplaste: cyanophycées Chromatophore: bactéries photosynthétiques

4 La cellule bactérienne 1- Morphologie Taille: 0.5 à 1µm de diamètre et de 2 à 5 µm de longueur. Certaines bactéries « spirilles » peuvent atteindre la taille dune algue Dautres ont une taille analogues ou inférieure à celle dun gros virus. Les entérobactéries: Escherichia coli 1x2 à 3µm Treponema pallidum: 0.1à0.2 x 5 à 20µm Les spirochètes: 0.2 à 0.7 x5 à 500µm

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6 Formes et arrangements des bactéries Sphèriques ou cocoïdes (coques) En Bâtonnet ou cylindriques (bacilles) Spiralées ou hélicoïdales(spirilles)

7 Forme sphérique: cocci

8 Staphylococcus aureus (x1000) Enterococcus faecalis (x200)

9 Forme en Bâtonnet: Bacille Vrais bacilles: bâtonnet droit à extrémité arrondie ou réctangulaire (entérobactéries, bacillus), aux extrémités effilées (fusiforme): Corynébactéries. Incurvés en virgule: Vibrio cholerea

10 Bacillus megaterium (x 600)Bacillus anthracis

11 Forme: spirilles Rhodospirillum rubrum (x 500) Forme très allongée et ondulée: Spirochètes: spirochaeta, Leptospira, Tréponema mobiles avec mouvement ondulatoire, pondulaire ou giratoire. Pas de cils spirilles Certaines bactéries sont associées en filaments non ramifiés: Sphaerotilus, Beggiatoa, cyanobactéries, ou ramifiés formant un mycélium: Actinomycètes (Streptomyces)

12 La paroi Cest une enveloppe rigide qui représente 20% du poids sec de la cellule. Rôle: - forme - résistance à la forte pression osmotique -division cellulaire - absente uniquement chez les mycoplasme La coloration de Gram basée sur la différence de composition des parois, permet de classer les bactéries en deux catégories: les Gram+ (violet) et les Gram- (rose)

13 Mise en évidence de la paroi La séparation de la paroi du reste des constituants cellulaires se fait par broyage, ultrasons, congélation-décongélation ou par laction des enzymes. Les parois obtenues sont purifiées par centrifugation différentielle, puis rinçage à leau afin déliminer les composants cytoplasmiques. Sous ME, elles ressemblent à des sacs aplatit avec une déchirure par laquelle sont sorties les constituants cytoplasmiques.

14 Composition chimique de la paroi Gram+Gram- Osamines: mucopeptides +++ Acides aminés24 à 35%50% Nombre4 à Acide diaminopimélique+++ exclut la lysine+ nexclut pas la lysine Acides téichoÏques+++- Oses20-60% lipides1 à 2.5%10 à 22%

15 La structure glucidique de base du peptidoglycane: osamines = = CH 2 OH H3CH3CCH O OC CH 3 CO NH H H H H H H O H O H O OH H CH 2 OH O O NH C O CH 3 = OH H NAM (acide N-acétylmuramique = NAG+acide lactique lié par éther) NAG (acide N-acétylglucosamine) NH CH R = OC liaison du tétrapeptide Galactosamine est rare Acides aminés: Det L Ala, Dglutamate, lysine ou acide diaminopimélique En plus glycine Staphylocoques Aspartate Lactobacillus Capable de faire des liaisons avec les sucres et les peptides

16 Les acides téichoïques (Gram positives) rôle antigénique Le lipopolysaccharide i.e. LPS = endotoxine(Gram négatives) Polyol phosphate (glycérol bacillus, ribitol, staphylocoques) R = D-alanine, glucose ou autre… LPS de Salmonella Abe = abéquose, Gal = galactose, Glc = glucose, GlcN = glucosamine, Hep = heptulose, KDO = 2-céto-3-désoxyoctonate, Man = mannose Sucre+lipide Acides mycoliques: acides gras très long c=60 ramifiés chez mycobactéries

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18 Élément structural: péptidoglycanes= muréine= mucocomplexe= mucopeptide

19 Nombreuses Gram négatives et Gram positives (Bacillus, Clostridium, Lactobacillus, Corynebacterium, Mycobacterium, Nocordia…) Nombreuses Gram positives (Staphylococcus, Streptococcus, Micrococcus, Lactobacillus, Leuconostoc…) Structure de base du peptidoglycane DAP = acide mésodiaminopimélique

20 La paroi des bactéries Gram positives et Gram négatives Gram positive Gram négative Chaînes latérales O Porine Lipoprotéine de Braun Liposaccharide (LPS) Membrane externe Espace périplasmique et peptidoglycane Membrane plasmique Phospholipides Protéines intrinsèque Peptidoglycane Acides téichoïques Acides lipotéichoïques Peptidoglycane Membrane plasmique Espace périplasmique +épaisse et homogène

21 Rôle de la paroi Exosquelette: forme, rigidité, protège de la pression osmotique Support de nombreux antigènes (classification+ diagnostic) –Acide teichoique+ polyolosides (staphylocoques) –Antigènes protéiques: MTR (+virulent) –Gram-: Ag somatique O: cest lensemble LPS (spécificité sérologique) et Lipoprotéique (antigène): sérotypes Siège des sites de fixation des bactériophages: acides téichoiques pour les Gram+. Cette carte didentification= lysotype

22 Coloration de Gram En 1884, Gram médecin Danois mis au point la méthode de coloration. Basée sur la perméabilité de la membrane au passage de certains solvants. -coloration des cellules dun frottis avec le violet de gentiane Fixation par le lugol (iodo-ioduré ) Décoloration par lalcool Recoloration par la fushine. Si la cellule ne se décolore pas: violet Gram+ Si elle se décolore: rose Gram- Le cytoplasme se colore et le peptidoglycane est responsable de la rétention du colorant à cause de son épaisseur. Certaines bactéries ont un comportement intermédiaire: Gram- labile

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24 capsule

25 Capsule de Streptococcus pneumoniae visualisée à lencre de Chine Capsule de Bacillus anthracis visualisée à laide danticorps fluorescent Capsule de Streptococcus pyogenes visualisée par microscopie électronique à transmission Les capsules bactériennes - capsule au sens stricte : structure bien organisée, facilement mise en évidence par des techniques simples (coloration à lencre de chine, anticorps, microscopie électronique). - couches mucoïdes (slime layers) : substance diffuse et non organisée dont les constituants (polysaccharidiques) sont plus ou moins libérés dans le milieu et ne constituent plus une véritable entité morphologique.

26 Les cils, ou flagelles, sont des structures inconstantes chez les bactéries. Ils constituent les organes de locomotion pour les bactéries qui en possèdent. Ils sont retrouvés surtout chez les formes bacillaires et très rarement chez les cocci.. Ils sont au nombre de 1 à 3 selon les espèces mais peuvent variés en fonction des conditions de culture (milieu mou) Selon la disposition des flagelles, on distingue les bactéries monotriches (un seul flagelle polaire ex Pseudomonas), lophotriches (une touffe de flagelles polaires P.fluorescens) ou péritriches (flagelles répartis sur toute la surface de la bactérie entérobactérie ex E.coli) et enfin amphitriche (un flagelle dans chaque pôle : Spirillium). Proteus (entérobactérie) possède une mobilité exceptionnelle due à une ciliation abondante qui se traduit par lapparition dun voile qui envahisse la boîte de pétri. Cet aspect voile (hauch) est à lorigine de lappelation H pour les antigènes flagellaires. Les Salmonelles alternent durant leur vie deux types dantigène flagellaire. Ce phénomène est appellé « variation de phase », il est dû à lexpression alternative des deux gènes codants pour ces antigènes.

27 se sont des appendices filamenteux, généralement plus longs que la bactérie, de lordre de 6 à 20µm. et depaisseur variable selon lespèce 12 à 30nm. composés dun assemblage dune protéine sphérique appelée flagelline (30 à 40kda).et composé de 3 partie : le corps basal, le crochet et un long filament. Linsertion des flagelles est probablement cytoplasmique du fait que laction du lysozyme sur la paroi prouve lancrage du flagelle au niveau de la membrane plasmique : granule ou corps basal. Cette structure comprend deux anneaux protéiques. Le plus interne est relié à la membrane plasmique (système dexportation: anneau S et M), alors que le plus externe est relié au LPS et au peptidoglycane.

28 La croissance du flagelle est assurée non à partir de la base mais par un prolongement de lextrémité : les molécules de flagellines traversent la partie centrale creuse du flagelle est sadditionnent à lextrémité terminale : autoassemblage. Nb : Les flagelles sont facilement cassés par une agitation mécanique, cependant, la mobilité est rapidement restaurée.

29 Fonction des Flagelles: 1- Mobilité 2- Le chimiotactisme : les bactéries sont douées de chimiotactisme positif ou négatif du à des signaux envoyés par des récepteurs chimiques au niveau de la membrane plasmique. Les flagelles change de direction dans le sens de la zone de forte concentration en signal : Swarming. 3-Propriétés antigéniques: Ag H

30 Pili ou Fimbriae : De nombreuses bactéries à Gram négatif (exceptionnellement des bactéries à Gram positif) possèdent des appendices de surface plus courts et plus fins que les flagelles et que l'on appelle pili (de pilus = poil), ou fimbriae (frange). On en distingue deux catégories : 1- Les pili communs -de structures protéiques filamenteuses, de 2 à 3 µm de long, disposés régulièrement à la surface de la bactérie. -constitués par la polymérisation d'une même sous-unité polypeptidique, la piline, assemblée à des polypeptides mineurs dont l'adhésine. -L'adhésine peut avoir des interactions avec un récepteur cellulaire hydrocarboné (glycolipides ou glycoprotéines) présent à la surface d'une cellule eucaryote et leur présence est en rapport avec les propriétés hémagglutinantes de la bactérie. - Les structures génétiques codantes pour les complexes pili-adhésine sont des opérons en situation plasmidique ou chromosomique. 2- Les pili sexuels -plus longs - nombre plus restreint (1 à 4) que les pilis communs - codés par des plasmides (facteur F). - Ils jouent un rôle essentiel dans l'attachement des bactéries - entre elles au cours de la conjugaison. - servent également de récepteurs de bactériophages spécifiques.

31 Pili et flagelles Observations de Rickettsia felis par microscopie électronique à transmission (A)Pilus sexuel entre deux bactéries (B)Petits pili permettant ladhésion

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34 Eubactéries Archées Eucaryotes Noyau--+ ADN avec histones en nucléosomesNon mais nucléoïde avec protéines histones-like IHF+ chez les Euryarchaeota+ Nbre de chromosomes1 voire +1 seul ?Plusieurs Nucléole--+ Mitose--+ ARNm polycistroniques++- Présence d'introns--+ ARNm épissés avec coiffe et queue polyA--+ Recombinaisons génétiquesTransferts horizontauxTransferts horizontaux ?Méiose, fusion des gamètes Ribosomes70S 80S Microtubulesrares + Organites (mitochondries, chloroplastes, RE, Golgi...)--+ Flagelles+++ Paroi cellulairePeptidoglycane (= muréine)PseudomuréineParoi polyosidique simple Membrane de phospholipides+Pour + de 70 % des lipides+ Présence de diéthers ou tétraéthers membranaires-+- Présence de stérols membranaires--+ Présence de squalènes membranaires-+- Méthanogénèse-+- Fixation de l'azote++- Photosynthèse+

35 Les transporteurs ATPasiques Escherichia coli va ainsi capter des sucres (…). Les arabinose, maltose, galactose, ribose …) et acides aminés (glutamate, histidine, leucine protéines fixatrices de solutés sont aussi impliquées ans le chimiotactisme. Figure 4 : transport dun sucre par gradient de sodium. Pompe à protons en jaunâtre, transporteur antiport H+/Na+ en orangé, transporteur symport Na+/sucre (mécanisme ping-pong) en vert. Transport

36 Linduction: Opéron LACTOSE 2ème année DEUA Bactériologie ISMAL Melle ALOUACHE

37 respiration Le système générant lATP est intiment lié à la membrane plasmique. Chez les bactéries aérobies, les H + et é produits lors de loxydation du substrat carboné sont transportés le long dune chaîne respiratoire composée de deshydrogenase et leur coenzyme ainsi que des cytochrome jusquà laccepteur final qui est loxygène. Ce transfert génère la production dATP. Nb: chez les bactéries photosynthétique, le siège de la photosynthèse est la membrane plasmique.

38 mésosome -Seul organite détecté par ME -Cest une invagination de la mbp qui peut être lamellaire ou globulaire -Il disparaît chez les sphéroplaste -Gram+: 1 ou+ de grande taille -Gram-: petit et rare -Rôle: - rôle incertain dans la respiration -Division cellulaire -Réplication de lADN vue que ce dernier est toujours lié au mesosome

39 cytoplasme -pH: 7,2 -un gel colloïdal, qui contient 80 %d'eau et des substances organiques et minérales -Les ribosomes, au nombre de environ par bactérie, représentent 40 % du poids sec de la bactérie et 90 % de l'ensemble de l'ARN - Ribosome 70S (50s+30s)

40 Matériel nucléaire Caractéristique: -un chromosome -circulaire (cairns) -superenroulé -Zone centrale: nucléole -Pas dhistone -Stabilisé par des polyamines: spermine et spermidine et Mg 2+ -Lors de la division le chromosome est répliqué grâce à la polymérase lié à la mbp

41 ADN extrachromosomique Plasmide -Petite moléculaire circulaire - bicaténaire, extrachromosomique -indépendante du chromosome et indespensable à la survie de la cellule. -super enroulé, plus résistant -Découvert par Lederberg en Assure leur propre transfert par conjugaison ou transduction -Confère à la bactérie une adaptabilité à son environnement: résistance au antibiotique, virulence…..

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43 Autres constituants cytoplasmiques Ribosome -siège de la synthèse protéique - petite granulation sphérique (10-30nm de diamètre) - libre ou associés en polysome - Taille 70S: 2s/u 30S+50S 30S: ARN16S+21Protéines S (small) 50S: ARN 23S+ ARN5s+ 34 proteines L (large)

44 Inclusions granulaires - peuvent êtres organiques ou inorganiques: réserve dénergie Ces granules peuvent être spécifiques chez certaines espèces Plusieurs types existes: Réserve de carbohydrate: glycogène (cyanobactéries, entérobactéries et Clostridium) ou lacide poly-bétahydroxybutyrique (V.cholerea, cyanobactéries, Photobacterium, Azobacter, bactéries pourpre…) aucune chez Acinetobacter. -Polyphosphates: volutine: coloration rouge pourpre en présence de certains colorants ex toluidine. Retrouvée chez certaines bactérie pathogène ex Corynebacterium diphteridae. -Inclusion de soufre et de fer: chez Thiobacillus, Thiobactéries ex Beggiatoa (énergie de H du SH) et les sidérobactéries dont les gaines sont incrustés de hydroxyde de fer.

45 Chromatophore et pigments Chromatophore: organite spécialisé dans la photosynthèse, contient des pigments appelés: bactériochlorophyles. Bactéries pourpre: entourés dune membrane en relation avec la membrane plasmique. Sous forme tubulaire, visiculaire ou en amas. Bactéries vertes: avec une membrane indépendante de la mbp. De forme de vésicule ou en cigare de 100 à 150nm de longueur Dautres pigments: Vitamine K2: chez Bacillus subtilis Caroténoïde: anti-UV chez Corynebacterium Pyocyanine (Pseudomonas) et Violacéine (Chromobacterium violaseum): antibiotique Zeaxanthène: caroténoïde, pigment jaune chez S.aureus Xantophylle et sarcinaxanthène: caroténoïde, pigment rouge chez Sarcina Vacuole à gaz: rencontrée chez 3 groupes photosynthétiques: bactéries pourpre, cyanobactéries et les bactéries vertes. Elle permet à la bactérie de flotter à la surface de leau.

46 Forme de résistance: Sporulation CertaineS bactéries ex Bacillus anthracis et Clostridium contiennent des spores: endospore. Cest une forme dormantes sans métabolisme qui se transforme à nouveau en forme végétative lorsque les conditions de lenvironnement redeviennent favorables. Elles sont extrêmement résistantes à la chaleur, à la dessiccation et aux antiseptiques et totalement résistantes aux antibiotiques. Une endospore est formée par cellule. Cependant le degré de sporulation dans une culture varie selon lespèce. Elles sont classées selon leur position (centrale, subcentrale, terminale) et selon leur épaisseur par rapport à la forme végétative (déformante ou non). Elles sont considérées comme un critère de taxonomie. La sporulation se déclenche à la fin de la phase exponentielle Endospore ovale centrale et non déformante. B.subtilis Spore de B.subtilis Spore ronde terminale déformante

47 Étapes de sporulation Stade1: la cellule est en phase stationnaire. Arrêt de la synthèse de lADN, ARN et protéines. Premier changement visible est la conversion de lADN en un filament chromatique axial qui sétend sur presque toute la longueur de la cellule. Stade2: caractérisée par un cloisonnements membranaire: septum de sporulation. Il se forme par une invagination de la membrane cytoplasmique. Stade3: La synthèse du septum se poursuit, il sétend et se détache de la membrane plasmique en formant une préspore visible au ME. Stade4: la préspore va mûrir progressivement en sentourant dun certains nombre de téguments: la paroi sporale et le cortex formés dans les faces interne de la double membrane. La tunique sporale (résistance aux UV grâce au ponts S-S ressemble à la kératine) et lexosporium ( glycoprotéine)à lextérieur. La sporulation modifie la composition antigénique de la paroi, avec synthèse de lacide dipicolinique et le pompage de Ca 2+ (dans le cortex).Il ya changement dans les synthèses et enfin une déshydratation. Stade5: la lyse bactérienne et libération de la spore Une fois les conditions sont favorables, la spore se réhydrate, la tunique se rompt et la cellule végétative émerge. Certaines spores nécessites un choc.

48 Lendospore bactérienne

49 Étapes morphologiques de la sporulation

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51 Structure et arrangements de lendospore A = ovale, terminale B = rectangulaire, terminale C = rectangulaire, subterminale D = rectangulaire, centrale E = circulaire, terminale F = circulaire, centrale G = terminale, en forme de club de golf

52 Intérêt de la sporulation La survie dans un milieu hostile La dissémination des maladies: tétanos botulisme, L identification bactérienne

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