La CELLULE BACTÉRIENNE (suite)

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1 La CELLULE BACTÉRIENNE (suite)
Cellule procaryote

2 4. ÉLÉMENTS FACULTATIFS DES BACTÉRIES
novembre 2006 Cellule procaryote

3 3.1. DNA ET SON EXPR 4.1. Les éléments locomoteurs
Un ou plusieurs flagelles libres à l’extérieur de la cellule Filaments axiaux (en nombre variable) emprisonnés entre la paroi et la membrane plasmique chez les spirochètes et les spirilles novembre 2006 Cellule procaryote

4 MICROSCOPIE ÉLECTRONIQUE
Cils et flagelles E.coli Vibrio MICROSCOPIE ÉLECTRONIQUE Proteus vulgaris novembre 2006 Cellule procaryote

5 Cils et flagelles Leptospira icterohemorragiae
Provoque maladie professionnelle des égoutiers et des baigneurs en eau douce (la bactérie provient de l’urine du rat). novembre 2006 Cellule procaryote

6 4-1-1- Mise en évidence des flagelles 4-1-1-1- Techniques directes
Après coloration de Gram : Après imprégnation argentique : ? 1 mm

7 Techniques directes de mise en évidence des flagelles
Flagelles visibles : après coloration des cils par imprégnation argentique dont le principe est d’épaissir les cils car cils trop fins pour être visibles en microscopie optique lors de l’observation au microscope électronique

8 Observation des cils au microscope optique après imprégnation argentique
Clostridium botulinum Pseudomonas MICROSCOPIE OPTIQUE Vibrio Salmonella novembre 2006 Cellule procaryote

9 Observation des cils au microscope électronique
E.coli Vibrio MICROSCOPIE ÉLECTRONIQUE Proteus vulgaris novembre 2006 Cellule procaryote

10 4-1-1- Mise en évidence des flagelles 4-1-1-2- Techniques indirectes
Réalisation d’un état frais : Si bactéries immobiles : bactéries dépourvues de cils Si bactéries mobiles : bactéries pourvues de cils. Remarque : l’observation des modalités de déplacement permet d’évoquer le type de ciliature

11 4-1-2- Les diverses types de ciliature
Péritriche Polaire Polaire Polaire monotriche lophotriche amphitriche

12 Mode d’insertion des flagelles et type de mobilité
Insertion polaire : à une ou deux extrémités :  mobilité rectiligne avec traversée rapide du champ Insertion péritriche : sur toute la surface de la bactérie :  mobilité sinueuse lente avec tournoiement et changement fréquent de direction

13 Flagelles isolés avec leur corps basal
Structure des flagelles a/ mise en évidence de la structure au microscope électronique Flagelles isolés avec leur corps basal Un corps basal et Son crochet Crochet Corps basal

14 b/Insertion et structure des flagelles
Gram Gram + Filament Crochet Anneaux

15 Cils et flagelles novembre 2006 Cellule procaryote

16 c/ Structure : les 3 parties des flagelles
Trois parties : Filament : cylindre creux et long (10 mm) constitué d’une protéine : flagelline Crochet : fixation du filament au corps basal Corps basal : anneaux d’ancrage aux membranes

17 4-1-4- Rôles des flagelles
- Mobilité - Rôle antigénique - Rôle taxonomique

18 4-1-1-4- Rôles des flagelles a/ Mobilité
- Energie nécessaire : force protomotrice - Intérêt physiologique : * Se déplacer vers les substances nutritives : chimiotactisme positif * Fuir les substances toxiques : chimiotactisme négatif

19 4-1-1-4- Rôles des flagelles b/ Rôle antigénique
- Induction par certains constituants des flagelles de la synthèse d’anticorps (Ac) spécifiques et union de ces Ac avec les flagelles - Exemples : * Ag H des flagelles des Salmonella * Ag des flagelles d’ Escherichia coli.

20 4.2. Capsule Streptococcus pneumoniae novembre 2006 Cellule procaryote

21 4-2-1- Mise en évidence de la capsule
Au microscope électronique : Au microscope optique : Etat frais à l’encre de chine 10 mm

22 4-2-2- Définition et nature biochimique de la capsule
Couche externe à la paroi Couche très épaisse (0,5 à 2 mm) Couche composée soit de polyosides soit de polypeptides avec beaucoup d’eau protégeant la bactérie vis-à-vis de la dessication

23 4-2-3- Exemples de bactéries capsulées
Bactéries pathogènes Streptococcus pneumoniae Klebsiella (Enterobactérie) Bacillus anthracis Bactéries de l’environnement Alcaligenes

24 4-2-4- Rôles de la capsule Rôles dans le pouvoir pathogène
Protection de la bactérie contre la dessiccation Rôle antigénique Nuisances industrielles

25 Capsule et pouvoir pathogène a/ Mise en évidence expérimentale d’un des rôles : Expérience de GRIFFITH Injection de S. pneumoniae capsulés : mort des souris Injection de S. pneumoniae non capsulés : survie des souris Injection de S. pneumoniae non capsulés : survie des souris

26 Modalités : Capsule = facteur de pathogénicité car empêche la phagocytose et la fixation du complément

27 b/ Autre mode d’action de la capsule vis-à-vis du pouvoir pathogène
Adhésion de la bactérie par sa capsule à de nombreuses surfaces (dents, cellules épithéliales) Conséquence : Plus grande difficulté pour l’hôte d’éliminer la bactérie au moyen des cils vibratiles et du mucus Meilleure colonisation de l’hôte par les bactéries.

28 Bilan : Rôle antiphagocytaire de la capsule et adhésion renforcée par la capsule renforcent le pouvoir pathogène des bactéries capsulées.

29 4-2-4-2- Capsule et antigénicité
Certains constituants capsulaires sont des antigènes Applications : Vaccination Identification de souches capsulées : Ex : Streptococcus pneumoniae

30 4-2-4-3- Capsule et nuisances industrielles
Secrétion de capsule = accumulation de substances visqueuses : - bouchage filtres et tuyaux - modification des qualités organoleptiques des produits fabriqués ( exemple : filage du lait)

31 Remarques : autres exopolymères de surface
Le glycocalyx Réseau diffus de polysaccharides Permettant l’adhérence des bactéries aux cellules et au support (favorisant le pouvoir pathogène et rendant difficile les opérations de nettoyage désinfection) : formation d’un biofilm. La couche S Substance protéïque Régulière et structurée Difficilement enlevable Rôle : protection, adhésion, antiphagocytaire

32 Biofilm bactérien en formation sur une dent
Bactéries Fibres de polysaccharides

33 Plongée dans un biofilm bactérien

34 Couche S d’une Archaeae MET
100 nm

35 4.3. Pili E.coli novembre 2006 Cellule procaryote

36 Pili communs et pili sexuels
Bactérie Gram - (MEB) 1 mm Un pilus sexuel Des pili communs flagelle

37 4-3-1- Définition Pili = filaments très fins courts raides
non impliqués dans le mouvement

38 4-3-2- Les deux sortes de pili
Pili communs Pili sexuels

39 4-3-3- Pili communs ou fimbriae
Visibles seulement au microscope électronique Très nombreux Retrouvés chez les bactéries Gram - Rôle d’adhésion aux cellules, aux supports , font partie des adhésines

40 Pilus sexuel

41 Pili sexuels Moins nombreux
Rôle dans l’ échange d’ADN entre bactéries lors de la conjugaison Présent chez les bactéries possédant le facteur F porté par un plasmide

42 Rôles des pili Pili sexuels : échange d’ADN entre bactéries par conjugaison Pili communs : adhérence aux cellules eucaryotes et autres supports Rôle antigénique Site de fixation pour des phages

43 4-3-5- Rôles des pili a/ Echange d’ADN (phénomène de conjugaison)
Fixation du pilus de la bactérie donatrice sur un récepteur fixé dans la membrane plasmique d’une autre bactérie (dite réceptrice) Passage du matériel génétique (ADN bactérien ou plasmide) par le pilus de la bactérie donatrice à la bactérie réceptrice) Acquisition par la bactérie réceptrice de nouvelles propriétés dues à l’acquisition de nouveaux gènes et donc à l’aptitude de fabriquer de nouvelles protéines (enzymes ou autres.)

44 Exemple de propriétés acquises
Résistance aux antibiotiques par transmission d’un plasmide ayant un gène codant pour une enzyme inactivant l’antibiotique

45 4-3-5- Rôles des pili b/ Adhésion aux cellules eucaryotes
Fixation du pilus sur un récepteur spécifique présent dans la membrane plasmique de la cellule eucaryote Forte adhésion de la bactérie à la cellule Frein à l’élimination de la bactérie par le mucus ou autres liquides de l’organisme Implantation favorisée de la bactérie dans l’organisme

46 Conséquence de l’adhésion aux cellules eucaryotes
Favorise l’implantation Favorise la multiplication de la bactérie dans l’organisme Permet le démarrage d’une infection Favorise le pouvoir pathogène de la bactérie

47 3.1. DNA ET SON EXPRESSION 4-4- Les plasmides E. coli éclaté Plasmide
novembre 2006 Cellule procaryote

48 Plasmide novembre 2006 Cellule procaryote

49 4-4-1- Définition Plasmide =
Petite molécule d’ADN bicaténaire et circulaire, indépendante de l’ADN bactérien, à réplication autonome, transmise à la descendance, interchangeable entre bactéries principalement par le phénomène de conjugaison, non indispensable à la croissance,

50 4-4-2- Composition et structure
Identiques à celles de l’ADN bactérien mais de plus petite taille.

51 4-4-3- Mécanismes d’acquisition d’un plasmide par une bactérie
Essentiellement par conjugaison : transfert d’une bactérie donatrice (dite F+) à une bactérie réceptrice (dite F-) en empruntant un pilus sexuel. Parfois par transduction : transfert du plasmide d’une bactérie à l’autre par l’intermédiaire d’un bactériophage tempéré. Parfois par transformation : intégration dans une bactérie vivante du plasmide provenant d’une bactérie morte de même espèce ou d’espèce voisine.

52 4-4-4- Fonctions des plasmides
Plasmide = apport de gènes nouveaux synthèse de protéines nouvelles des caractères nouveaux à la bactérie Acquisition de la formation de pilus sexuel par apport du facteur F portant des gènes codant pour les pili Acquisition de la capacité à secréter des enzymes inactivant certains antibiotiques (ex : pénicillinase) par apport du facteur R portant des gènes codant pour ces enzymes Acquisition d’avantages compétitifs par apport de facteurs codant pour des bactériocines Acquisition de nouveaux facteurs de virulence Acquisition de nouvelles capacités métaboliques Protéines synthétisées par des bactéries et qui détruisent d’autres bactéries

53 Remarques : pourquoi certains plasmides = facteurs de virulence ?
Gènes portés par le plasmide codent pour une toxine responsable d’effets pathogènes (ex : toxine érythrogène de Sreptococcus, toxine diphtérique) Gènes portés par le plasmide codent pour des adhésines Gènes codent pour des enzymes inactivant les mécanismes de défense de l’hôte Gènes codent pour des protéines responsables de l’induction de tumeurs.

54 4-4-5- Utilisation industrielle à des fins bénéfiques des plasmides (génie génétique)
Modification de plasmides avec intégration d’un gène codant pour une substance souhaitée (insuline, hormone de croissance ….) Introduction du plasmide dans un microorganisme donné qui traduit tous les gènes et notamment ceux du plasmide et produit donc en grande quantité la protéine souhaitée Extraction de la substance du milieu de culture, puis purification de cette substance.

55 4.5. Spore (endospore) coloration de Moeller Bacillus état frais
contraste de phasee Bacillus anthracis novembre 2006 Cellule procaryote

56 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.

57 novembre 2006 Cellule procaryote

58 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.

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

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

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

62 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

63 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.

64 4-5-3- Morphologie et structure 4-5-3-2- Morphologie interne a/ Techniques d’étude
Microscopie électronique à transmission

65 Spore au microscope électronique à transmission
Bacillus novembre 2006 Cellule procaryote

66 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

67 Morphologie et structure 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

68 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