4.5. Spore (endospore) coloration de Moeller Bacillus état frais contraste de phasee Bacillus anthracis novembre 2006 Cellule procaryote

4-5-1- Définition Spore = structure fabriquée par 2 genres de bacilles Gram + (Clostridium et Bacillus) dans des conditions défavorables, libérée ensuite hors de la cellule, capable de résister très longtemps dans le milieu environnant jusqu’à ce que les conditions redeviennent favorables, redonnant ensuite lorsque les conditions redeviennent favorables un bacille identique au bacille initial par germination.

novembre 2006 Cellule procaryote

4-5-2- Bactéries capables de sporuler Uniquement 2 genres de bacilles Gram + : Toutes les bactéries du genre Bacillus : bacilles Gram + aérobies (aérobies stricts ou aéro-anaérobies). Toutes les bactéries du genre Clostridium : bacilles Gram + anérobies stricts.

Observation au microscope optique à contraste de phase àl’état frais des spores de Bacillus et de Clostridium Clostridium Bacillus

Mise en évidence des spores au microscope optique : Colorations non spécifiques : Gram Bacillus anthracis

Mise en évidence des spores au microscope optique : Colorations spécifiques : Vert Malachite Bacillus subtilis

4-5-3- Morphologie et structure 4-5-3-1- Morphologie externe b/ Résultats a) Centrale ovalaire non déformante d) Terminale ronde déformante b) subterminale c) terminale

4-5-3- Morphologie et structure 4-5-3-1- Morphologie externe b/ Résultats Spore = Masse sphérique ou ovoïde Masse déformante ou non déformante Masse centrale, subterminale ou terminale Remarque : caractères à bien observer car utilisés pour la taxonomie des bactéries des 2 genres.

4-5-3- Morphologie et structure 4-5-3-2- Morphologie interne a/ Techniques d’étude Microscopie électronique à transmission

Spore au microscope électronique à transmission Bacillus novembre 2006 Cellule procaryote

4-5-3- Morphologie et structure 4-5-3-2- Morphologie interne b/ Les divers constituants de la spore Exosporium Tunique Cortex Paroi Membrane plasmique Protoplaste = Cytoplasme

4-5-3- Morphologie et structure 4-5-3-2- Morphologie interne Caractéristiques de quelques constituants de la spore Tuniques de nature protéique Cortex constitué de peptidoglycane et de dipicolinate de calcium Paroi et membrane plasmique de composition comparables à celle de la bactérie Protoplaste (ou cytoplasme) caractérisé par une très grande pauvreté en eau et la présence d’enzymes inactives

4-5-4- Propriétés, caractéristiques de la spore 4-5-4-1- Caractéristiques de composition chimique Pauvreté en eau (spore : 5 à 15 % d’eau alors que bactérie : 80%) Présence massive de dipicolinate de calcium Inactivité des enzymes

4-5-4- Propriétés, caractéristiques de la spore 4-5-4-2- Caractéristiques physiologiques : exceptionnelle résistance aux agents physiques et chimiques Thermorésistance (résistance à un chauffage de 10 min à 80°C, voire même à 100°C) du fait du dipicolinate de calcium du cortex et de la déshydratation du cytoplasme Imperméabilité Résistance aux produits chimiques du fait de l’imperméabilité des enveloppes Résistance aux radiations Résistance à la dessication, aux fortes pressions, …

4-5-4- Propriétés, caractéristiques de la spore 4-5-4-3- Causes de la thermorésistance Imperméabilité de la spore grâce au dipicolinate du calcium du cortex et à la présence des tuniques Déshydatation du cytoplasme Stabilisation de l’ADN grâce au dipicolinate de calcium Stabilité accrue des protéines cellulaires

4-5-4- Propriétés, caractéristiques de la spore 4-5-4-3- Conséquences de la thermorésistance Survie des spores après une mauvaise stérilisation (température ou durée insuffisantes) ou une désinfection avec un produit non sporicide Germination des spores si milieu redevenu favorable avec production de toxines par certains bacilles (Clostridium botulinum, Bacillus cereus..) Troubles chez le consommateur de l’aliment ou chez le patient en contact avec un matériel chirurgical mal désinfecté ou mal stérilisé.

Stérilisation à 120°C en atmosphère humide donc sous 200 kPa Autoclaves Stérilisation à 120°C en atmosphère humide donc sous 200 kPa novembre 2006 Cellule procaryote

4-5-5- Le cycle sporal Cycle sporal = Sporulation (formation d’une spore) + Germination de la spore (réobtention d’un nouveau bacille)

Le cycle sporal : SPORULATION Cycle végétatif Libération de la spore Tunique GERMINATION Maturation Cycle végétatif Cortex SPORULATION préspore Enkystement

4-5-5- Le cycle sporal 4-5-5-1- La sporulation a/ Facteurs déclenchant la sporulation - Epuisement en substances nutritives - Deshydratation Induction de la dérepression des gènes de la sporulation, donc synthèse des protéines spécifiques de la spore. Attention : pas de sporulation lors d’un chauffage, seulement thermorésistance des spores préexistantes.

4-5-5- Le cycle sporal 4-5-5-1- La sporulation b/ Durée de la sporulation - 7 heures environ Apparition de la thermorésistance environ 6 heures après le début.

4-5-5- Le cycle sporal 4-5-5-1- La sporulation c/ Mécanismes de la sporulation novembre 2006 Cellule procaryote

Formation d’un filament axial après replication (filament axial : 2 molécules d’ADN) Séparation des deux filaments : l’un des filaments s’entoure d’une membrane , formation d’une préspore. Les enveloppes se complètent (paroi, cortex, tuniques avec synthèse d’acide dipicolinique dans le cortex entraînant la thermorésistance puis le DNA externe est lysé. Durée : 7 heures L’endospore est libérée par lyse de la paroi bactérienne. novembre 2006 Cellule procaryote

4-5-5- Le cycle sporal 4-5-5-2- La germination a/ Facteurs déclenchant la germination Déchirure des enveloppes externes due : - à une élévation de la température (65 à 70°C) - à une rupture mécanique des enveloppes.

4-5-5- Le cycle sporal 4-5-5-2- La sporulation b/ Mécanismes de la germintion novembre 2006 Cellule procaryote

Mécanismes de la germination : Durée : 0,5 heure Phénomènes : Déchirure des enveloppes provoquant une entrée d’eau qui active les enzymes détruisant le cortex Excrétion du dipicolinate et donc perte de la thermorésistance Redémarrage du métabolisme : synthèse d’une nouvelle couche de peptidoglycane, de ribosomes… Libération d’un nouveau bacille identique à celui qui avait donné la spore. novembre 2006 Cellule procaryote

FIN novembre 2006 Cellule procaryote