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Structure generale du laboratoire. Le laboratoire de bacteriologie: architecture et fonctionnement



НазваниеStructure generale du laboratoire. Le laboratoire de bacteriologie: architecture et fonctionnement
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LA CELLULE BACTERIENNE

Forme


La forme de la cellule bacterienne varie beaucoup d’une espece a l’autre. Les cellules arrondies ou “spheriques’ – de quelqu’espece qu’elles soient – ont recu le nom de coques. Les cellules allongees sont appelees simplement batonnets. Tous les coques ne sont pas vraiment spheriques, et tous les batonnets n’ont pas exactement la meme forme. Par exemple, certains coques sont plus ou moins reniformes, les batonnets sont essentiellement des cylindres a extremites hemispheriques (Bacterium, Clostridium), mais on en connait aussi a extremites fine, pointues (bacilles fusiformes) ou au contraire planes, dits “a bouts carres” (Bacillus). Les cellules ovoides, intermediaires entre coques et batonnets, ont recu le nom de coccobacteries. Certaines bacteries sont incurves (Vibrio, Campylobacter). Il existe aussi deux types de cellules spiralees: certaines plutot rigides (spirilles), d’autres flexibles (spirochetes).

Habituellement, les cellules d’une espece bacterienne donnee presentent a peu pres la meme forme. Dans certaines especes cependant la forme varie d’une cellule a l’autre – parfois de facon tres marquee. On parle alors de pleiomorphisme.

Dans un environnement adapte les cellules des bacteries peuvent etre associees en groupements qui sont caracteristiques de l’espece. Les groupements sont essentiellement induits par le processus de division bacterienne.


Tableau 2. Types d’associations des cellules bacteriennes


Disposition

Exemples

Cellules spheriques en paires

Diplococcus (^ Neisseria gonorrhoeae, Streptococcus pneumoniae)

Amas irregulier de cellules spheriques

Staphylococcus

Tetrades (paquets de quatre cellules spheriques)

Tetracoccus

Paquets cubiques de cellules spheriques

Sarcina

Chaines de cellules spheriques

Streptococcus

Chaines de cellules cylindriques

Streptobacillus

Association en palissade (des cellules allongees s’alignent cote-a-cote), lettres chinoises, amas d’epingles

Corynebacterium Mycobacterium


Les cellules bacteriennes se mesurent en micrometres, m; 1m = 0,001 mm. Les bacteries les plus petites ont une taille d’environ 0,2 m (les cellules de Chlamydia); a l’autre bout de l’echelle, certaines cellules de Spirochaeta avoisinent les 250 m de long.


^ LA MICROSCOPIE

En bacteriologie, il est souvent necessaire d’utiliser de forts grossissements (1.000x par exemple) et pour cela, le microscope doit comporter un objectif a immersion (grossissement 100x) et un oculaire adequat (environ 10x). Quand on utilise l’objectif a immersion, on depose une goutte d’huile a immersion pour remplir l’espace entre lentille et le dessus du couvre-objet (ou, le plus souvent, entre la lentille et le frottis).

A quoi sert cette huile? La lentille d’un objectif puissant a une distance focale tres courte, et la lumiere venue du specimen doit y penetrer dans un angle large. Ceci n’est possible que si l’espace entre lentille et speciment est rempli d’une matiere qui a un indice de refraction convenable. Quand l’huile a immersion – dont l’indice de refraction est approximativement de 1,5 – remplit l’espace entre lentille et couvre-objet, les rayons lumineux passent du couvre-objet dans un milieu dont l’indice de refraction est proche de celui du verre (environ 1,5). En concequence, chaque rayon gardera sa direction initiale (non refractee) comme s’il traversait toujours du verre. Ainsi la penetration des rayons dans la lentille peut se faire dans l’angle le plus large.

Quand c’est de l’air (indice de refraction = 1) qui separe la lentille du couvre-objet, de certains rayons ne peuvent sortir du verre. Ils sont reflechis vers l’interieur du verre, par la face superieure du couvre objet. Les rayons qui arrivent dans un angle plus petit par rapport à la verticale peuvent penetrer dans la lentille. Mais dans ce cas, il y a moins de lumiere qui gagne l’objectif. En l’absence d’huile, certains des rayons emis par le specimen n’arrivent jamais à la lentille.


^ La microscopie en contraste de phase

Le microscope ordinaire revele de fins details lorsque les differentes parties du specimen absorbent des quantites differentes de lumiere ou (peut-etre grace a la coloration) absorbent des couleurs differentes. En effet, l’absorption a modifie la lumiere incidente en diminuant l’intensite de son mouvement vibratoire. Ces variations d’amplitude sont bien percues par l’oeil. Dans les memes conditions, les objets qui absorbent la lumiere de facon presque identique on ne peut les distinguer. Ainsi, a l’etat frais, en fond clair, le cytoplasme d’une cellule et son noyau ont pratiquement la meme transmission lumineuse; on les differencie donc fort mal. Mais la lumiere qui a traverse le noyau, plus dense que le cytoplasme, prend du retard dans son cheminement, de meme que la lumiere qui a traverse le cytoplasme chemine differemment de celle qui a traverse le milieu environnant. Ni l’oeil, ni la plaque photographique ne possedent les recepteurs voulus pour differencier entre eux ces trains d’ondes successifs caracterises par leurs differences de phase. Le but de la microscopie en contraste de phase est donc de transformer de dephasage de la lumiere incidente, non percu par l’oeil, en variation d’amplitude qui, elle est percue.

On parvient a ce resultat en placant, au niveau du condensateur, un diaphragme qui rend annulaire la source lumineuse, et en placant, au niveau du plan focal arriere de l’objectif, la ou la lumiere incidente se concentre, une lamelle annulaire dont l’epaisseur et l’absorption sont appropriees. Cette lamelle fera preceder, ou au contraire retardera d’un quart de longueur d’onde (90), la lumiere qui la traverse. Quant a la lumiere refractee, en quadrature par rapport a la lumiere incidente, elle se repartit sur tout le plan focal de l’objectif, elle est peu influencee par l’anneau de phase. Selon que l’anneau de phase decale la lumiere incidente dans le sens positif (+ 90), ou la retarde dans le sens negatif (- 90), celle-ci se place en phase (contraste positif: image plus foncee que le fond) ou en opposition de phase (contraste negatif: image plus lumineuse que le fond) avec la lumiere refractee.

L’oeil se trouve donc place dans la situation ou il doit interpreter une variation d’amplitude.

Le microscope a contraste de phase permet d’obtenir des images bien contrastees d’objets transparents. Il est particulierement indique pour l’etude des cellules vivantes non colorees, observees dans leur milieu biologique, c’est-a-dire a l’etat frais.


^ La microscopie sur fond noir

Il s’agit d’un mode particulier d’eclairage des objets à examiner qui apparaissent comme des points brillants sur un fond obscur “comme un ciel constelle d’etoiles par une nuit claire et sans lune” (M. Langeron). Le principe de cette methode consiste, au moyen d’un condensateur de type particulier, dit condensateur a fond noir, a devier, par reflexion sur un miroir, les rayons lumineux emis par la source d’eclairage, de telle facon qu’ils ne puissent pas penetrer dans l’objectif (le fond est noir). Si un objet (une bacterie, par exemple) se trouve sur le trajet de ces rayons, il modifie leurs parcours et les refracte de telle sorte qu’ils penetrent dans l’objectif. L’observateur voit donc des objets eclaires lateralement, brillants sur fond noir.

Cette methode permet d’observer facilement des bacteries difficiles à colorer ou peu refringentes. Elle est utilisee pour l’observation des bacteries spiralees (spirochetes) ou pour observer la mobilite de certaines especes (vibrions, Campylobacter).

^ L’EXAMEN MICROSCOPIQUE

L’examen cytologique permet de denombrer les elements cellulaires (aspect quantitatif) et de les identifier (aspect qualitatif). L’examen microscopique permet d’etudier la presence de bacteries dans des liquides organiques qui sont normalement steriles: sang, liquide cephalo-rachidien (LCR) et liquide pleural, ainsi que dans des prelevements non steriles des voies respiratoires (bouche, nez, gorge, crachats), du tube digestif, de la peau, de l’oreille, de l’oeil, de l’appareil genito-urinaire. Cet examen peut apporter une information tres precieuse pour le diagnostic et le traitement immediat de la maladie.

Cependant, l’examen microscopique ne constitue generalement qu’une etape d’orientation, seule la culture (l’examen bacteriologique) permettra l’identification complete des bacteries.

L’examen microscopique peut se faire à l’etat frais ou apres coloration.


L’examen direct a l’etat frais permet d’apprecier la morphologie des bacteries, leurs groupements, leur abondance et observer leur mobilite. Il permet egalement d’apprecier la composition de l’exsudat inflammatoire. Pour cela on examine l’un des deux deux types de preparations: “goutte pendante” ou “entre lame et lamelle”.


La coloration

On recourt souvent à la coloration pour detecter, classer ou identifier les bacteries ou pour observer des composants bacteriens particuliers. Dans la plupart des cas, les cellules sont tuees et “fixees” avant d’etre colorees.

Les colorants sont habituellement appliques à un mince film de cellules etale sur une lame de microscope. On peut examiner les cellules d’une culture pure en pratiquant comme ceci: au moyen d’une boucle d’inoculation, on depose un peu d’eau sur une lame porte-objet propre, puis (toujours avec la boucle) on melange a cette eau un tout petit peu de materiel preleve sur une colonie pour obtenir une suspension de cellules. Avec la boucle encore, on etale cette suspension sur une surface d’un ou deux centimetres carres et on laisse secher – ce qui donne un frottis. Le frottis est ensuite fixe par deux a trois passages rapides dans la flamme. Il est ainsi pret pour la coloration et l’examen au microscope. S’il s’agit d’une culture en milieu liquide, une goutte de suspension bacterienne sera prelevee a l’aide d’une pipette Pasteur (ou d’une boucle), deposee sur lame et etalee soigneusement.

On peut aussi faire un frottis directement a partir de prelevements (urine centrifugee, pus, sang, etc.).

^ Coloration simple (on utilise un seul colorant: bleu de methylene, fuchsine, etc.)

Sur le frottis correctement fixe, on fait couler la solution de colorant jusqu’a ce que le frottis soit couvert. On laisse en contact environ 1 à 3 minutes. La lame est ensuite rincee abondamment à l’eau, sechee entre deux feuilles de papier buvard et observer a immersion. Toutes les structures seront colorees.

Coloration complexe (on emploie deux ou plusieurs colorants ou/et reactifs).


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STRUCTURE ET COMPOSITION DE LA CELLULE BACTERIENNE

Toutes les bacteries presentent-elles une structure generale similaire? La reponse est non: la structure fine (ultrastructure) aussi bien que la composition chimique de cellules d’especes differentes peuvent varier grandement. C’est pourquoi il n’existe pas de bacterie “type”. Ci-dessous va etre decrite, de facon tres schematique, une bacterie “composite”.

^ Le chromosome – une structure circulaire d’ADN – est extremement replie en un corpuscule appele nucleoide. Ce nucleoide baigne dans un liquide complexe, le cytoplasme, qui remplit l’interieur de la cellule. Le cytoplasme contient les ribosomes: minuscules organites impliques dans la synthese des proteines. Parfois, il y a aussi des granules de reserve d’aliments nutritifs, etc. Nucleoide, cytoplasme, ribosomes et granules de reserve sont entoures d’une enveloppe membranaire, la membrane cytoplasmique (aussi appelee membrane cellulaire ou membrane plasmique). La couche la plus externe de la cellule bacterienne est une paroi cellulaire solide (mecaniquement resistante). L’ensemble forme par la membrane cytoplasmique et la paroi cellulaire constitue l’enveloppe cellulaire. Entre la membrane cytoplasmique et la paroi cellulaire s’etend ce que l’on appelle l’espace periplasmique. Le flagelle est un mince appendice capilliforme de nature proteique qui intervient dans la mobilite cellulaire et qui s’attache a l’enveloppe cellulaire par des structures specialisees. Certaines cellules n’ont qu’un flagelle, d’autres en ont un grand nombre.

Il est important de noter que toutes les bacteries ne possedent pas toutes les structures indiquees ci-dessus, et que, par contre, certaines bacteries presentent des structures qui n’y apparaissent pas.

Ainsi, un certain nombre de structures bacteriennes sont permanentes, constantes (cytoplasme, nucleoide, ribosomes, membrane cytoplasmique, mesosomes, paroi cellulaire), d’autres sont facultatives, inconstantes (inclusions de reserve, spore, capsule, flagelles, pili, plasmides).

On dit parfois que la cellule est “simple” parce qu’on n’y trouve pas les compartiments specialises (noyau, mitochondrie, etc.) des cellules eucaryotes. Cependant, au niveau moleculaire, la bacterie use des strategies subtiles et sophistiquees qui impliquent un haut degre d’organisation, tant fonctionnelle que structurelle.


^ LES ENVELOPPES CELLULAIRES

La paroi cellulaire

C’est une couche rigide qui entoure le protoplaste des bacteries. La paroi est un constituant essentiel qui ne manque que chez de tres rares especes bacteriennes (mycoplasmes). D’une espece a l’autre, la paroi cellulaire peut differer beaucoup en epaisseur, en structure et en composition. Toutefois, il n’y a que deux grands types de parois. On peut generalement determiner si une cellule donnee possede l’un ou l’autre de ces types, grace a sa reaction a certains colorants. Ainsi, colorees par le violet de gentiane et l’iode, les cellules possedant le premier type de paroi gardent le colorant, meme quand on les traite par des solvants comme l’acetone ou l’ethanol. Les cellules possedant l’autre type de paroi, dans les memes conditions, ne gardent pas le colorant (elles se decolorent). Cet important procede de coloration a ete decouvert empiriquement dans les annees 1880 par le savant danois Christian GRAM. Les bacteries qui gardent le colorant (et qui possedent le premier type de paroi) sont dites Gram-positives; celles qui peuvent etre decolorees (et qui possedent l’autre type de paroi) sont dites Gram-negatives. Les parois cellulaires des bacteries Gram-positives et Gram-negatives sont decrites ci-dessous. Toutefois, on trouve, dans les deux eventualites, un constituant commun, le peptidoglycane.

Le peptidoglycane est un heteropolymere macromoleculaire; il est compose de chaines polysaccharidiques reliees entre elles par de courts peptides, ce qui lui donne une structure reticulee. La chaine polysaccharidique (glycanique) est faite de l’alternance de N-acetyl-glucosamine et d’acide N-acetyl-muramique. Les chaines peptidiques formees au minimum de quatre aminoacides, sont toujours fixees sur l’acide muramique. Ces tetrapeptides sont relies directement entre eux ou par une chaine interpeptidique. Une macromolecule bi- ou tridimensionnelle et ainsi formee. On remarquera que le peptidoglycane contient des constituants qui n’existent que chez les bacteries: acide muramique, acide diaminopimelique, acides amines de la serie D.

Le peptidoglycane est la cible d’une enzyme presente dans tout le regne vivant, le lysozyme, qui decoupe les chaines glucidiques quand elles sont accessibles. De certains antibiotiques (-lactamines, glycopeptides, fosfomycine) perturbent la synthese des chaines interpeptidiques. Sous leur action on voit apparaitre des deformations. L’accroissement de la paroi et la division deviennent impossibles. La bacterie peut se lyser ou eclater sous l’effet de la pression interne du cytoplasme de 5 a 20 atmospheres.



  • ^ Paroi des bacteries Gram-positives

La paroi Gram-positive est relativement epaisse (de 30 a 300 nm environ) et, au microscope electronique, elle a generalement un aspect simple et uniforme. Le peptidoglycane constitue 40 a 80 % de la paroi. Essentiellement, ce peptidoglycane est fait de chaines lineaires heteropolysaccharidiques pontees par de courts peptides, pour former une structure reticulee a trois dimensions (le sacculus) qui entoure le protoplaste.

Dans ce type de paroi, le sacculus est constitue d’un peptidoglycane en plusieurs couches et se construit, au cours de la croissance, de l’interieur vers l’exterieur. Dans ce processus, le nouveau peptidoglycane s’ajoute a la face interne (cytoplasmique) de la paroi. Au fur et a mesure que la bacterie grandit, les couches migrent vers l’exterieur jusqu’a la surface de la cellule. Les couches les plus anciennes finissent par s’en aller par fragments.

Il existe aussi des constituants mineurs d’un point de vue quantitatif:

  • les acides teicoiques, sont des polymeres de glycerol ou de ribitol et de phosphore fixes sur la N-acetyl-glucosamine. Ces chaines traversent le peptidoglycane et forment des structures chargees negativement a la surface bacterienne. Les acides teicoiques sont les antigenes les plus importants des bacteries Gram-positives et jouent un role dans les transferts d’ions et dans la fixation de certaines proteines par l’intermediaires d’un ion Ca2+.

  • les acides lipoteichoiques sont fixes par leur partie lipidique dans la membrane cytoplasmique et s’etendent dans la paroi et au dela; il jouent le meme role que les acides teicoiques mais interviennent aussi dans l’adherence aux cellules et ont un faible effet toxique;

  • chez certaines bacteries (Mycobacterium, par exemple), la paroi contient des lipides et des cires, tandis que dans d’autres (par exemple, des souches de Streptococcus) elle contient des hydrates de carbone.

La composition de la paroi peut varier selon les conditions de croissance.


  • ^ Paroi des bacteries Gram-negatives

Au microscope electronique, la paroi Gram-negative (20 a 30 nm d’epaisseur) se revele faite de couches distinctes. La couche interne – la plus proche de la membrane cytoplasmique – consiste en un “gel periplasmique” de peptidoglycane, representant de 1 a 10 % de la paroi. Les liaisons interpeptidiques y sont peu nombreuses ou meme absentes, donc c’est plutot une structure bidimensionnelle. D’autres couches sont associees au peptidoglycane:

  • la lipoproteine;

  • la membrane externe;

  • les lipopolysaccharides.


La membrane externe (ME) est une bicouche lipidique contenant des proteines – c’est-a-dire qu’elle ressemble a la MCP. Les proteines contribuent environ pour moitie a la masse de la membrane externe. Elles se differencient en proteines majeures (70%) et mineures (30 %). Certaines proteines majeures, appelees porines, se groupent par trois pour former des pores remplis d’eau, qui traversent toute l’epaisseur de la membrane externe. De tels pores permettent a certains ions et molecules de franchir la membrane externe. D’autres proteines majeures, appelees nonporines, servent de recepteur pour les bacteriophages et les pili. La plupart des proteines mineures sont des enzymes impliquees dans les mecanismes de captation (ions, vitamines) et de transport specifique transmembranaire. De facon generale, la membrane externe est permeable aux petits ions et aux petites molecules hydrophiles – mais beaucoup moins permeables (voire impermeable) aux molecules hydrophobes ou amphipathiques.


La lipoproteine realise la liaison entre la ME et le peptidoglycane sous-jacent.

La couche externe de la paroi gram-negative se compose de macromolecules appelees lipopolysaccharides (LPS). La partie la plus profonde du LPS, le lipide A, est un glycolipide qui substitue les phospholipides de la couche externe de la ME. Le lipide A determine le pouvoir toxique des bacteries Gram-negatives. Il s’appelle encore “endotoxine”, parce que son effet ne se manifeste qu’a la suite de la lyse cellulaire. Sur le lipide A des polysaccharides complexes sont fixes. Ces polysaccharides sont essentiels pour la physiologie bacterienne dans les processus de penetration de nutriments ou de toxiques, ils sont specifiques de sous-especes ou de types (antigene R) et comportent des sucres originaux. Les chaines specifiques O, qui forment la partie la plus externe de la paroi, consistent en sous-unites oligosaccharidiques lineaires ou ramifiees. La composition chimique de cette chaine peut varier d’une souche a l’autre (antigene O), et cette variation est utilisee pour l’identification serologique de souches particulieres.

Les LPS creent une charge negative nette a la surface des bacteries Gram negatives ce qui protege contre la fagocytose et empeche l’acces de molecules toxiques a la surface de la cellule.

L’espace periplasmique est une region entre les deux membranes (externe et cytolasmique) de la bacterie Gram negative. On pense qu’il a une structure gelatineuse avec une petite quantite de peptidoglycane. L’espace periplasmique contient un certain nombre de proteines associees:

  • au transport de nutriments dans la cellule;

  • a des enzymes impliquees dans la digestion des nutriments, comme les proteases;

  • a des enzymes protegeant la cellule contre des toxiques chimiques comme les -lactamases qui detruisent la penicilline.

Chez les cellules Gram positives, ces enzymes (appelees exo-enzymes) sont normalement secretees dans le milieu environnant. La presence de la membrane externe chez les bacteries Gram negatives permet a la cellule de garder l’enzyme et ne pas la perdre dans son milieu.

^ La coloration de GRAM

Un frottis fixe a la chaleur est colore pendant deux minutes au violet de gentiane (le colorant penetre dans le cytoplasme des bacteries). Il est ensuite rince rapidement a l’eau courante, traite pendant 30 s par la solution de Lugol (solution aqueuse d’iode et d’iodure de potassium), et de nouveau rince rapidement. L’iode reagit avec le colorant et le rend insoluble. On soumet alors le frottis colore a une etape de decoloration en le traitant avec un solvant comme l’ethanol (95%). Il s’agit la de l’etape critique: la lame est maintenue inclinee et on fait couler le solvant sur le frottis pendant 1 a 3 secondes seulement, jusqu’a ce que le colorant cesse de s’echaper librement du frottis. Celui-ci est alors immediatement rince a l’eau courante. La permeabilite plus grande des bacteries Gram-negatives a l’alcool permet la decoloration. A ce stade, les cellules Gram-negatives seront incolores, les cellules Gram-positives violettes. On soumet ensuite le frottis a une contre-coloration d’une a deux minutes a la fuchsine basique diluee, pour colorer (en rouge) les cellules Gram-negatives presentes. Apres un bref rincage, on seche le frottis au buvard et on l’examine a l’objectif a immersion.

L’interet de cette coloration est de donner une information rapide et medicalement importante, car le pouvoir pathogene et la sensibilite aux antibiotiques sont radicalement differents.


^ Paroi des Mycobacteriaceae (bacteries acido-alcoolo-resistantes)

Ce sont des bacteries Gram-positives, possedant une quantite importante de peptidoglycane, mais celui-ci est recouvert de lipides et de cires (jusqu’a 70 % du poids de la paroi). Ces lipides complexes, ramifies et de gros poids moleculaire (surtout les acides mycoliques), sont lies a des polysaccharides et a des proteines. Cette couche externe explique la resistance des mycobacteries dans l’environnement et la sensibilite aux antibiotiques tres eloignee de celle de bacteries a Gram positif. La coloration de Ziehl-Neelsen permet de differencier ces bacteries par leur propriete d’acido-alcoolo-resistance.


^ La coloration de ZIEHL-NEELSEN (coloration acido-resistante)

Les bacteries “acido-resistantes” different de toutes les autres bacteries en ceci: une fois coloree par la fuchsine basique concentree, chaude, il est impossible de decolorer ces bacteries par des acides mineraux ou par des melanges d’acide et d’ethanol. Citons parmi ces bacteries, Mycobacterium tuberculosis. Un frottis fixe a la chaleur est recouvert d’une solution concentree de fuchsine basique et la lame est chauffee jusqu’a ce que la solution se mette a fumer; elle ne devrait pas bouillir. On maintien la lame chaude pendant environ 5 minutes, on la laisse refroidir puis on la rince a l’eau courante. Pour decolorer on laisse couler de la solution aqueuse d’acide sulfurique a 5 % sur le frottis tenu verticalement. Apres un lavage a l’eau, le frottis subit une contre-coloration avec un colorant de contraste (comme le bleu de methylene), puis est a nouveau lave et seche. Les cellules acidoresistantes gardent le colorant rouge, tandis que les autres se colorent en bleu.


Fonctions de la paroi cellulaire:

  1. Elle confere la forme des bacteries (bacteries spheriques en forme de coques ou cocci; bacteries allongees en forme de bacilles; bacteries de forme spiralee);

  2. La paroi evite au protoplaste degats mecaniques et lyse osmotique;

  3. La paroi agit comme un “tamis moleculaire” – une barriere de permeabilite selective;

  4. C’est au niveau de la paroi que se situent les determinants antigeniques responsables de l’antigenicite somatique (antigenes R et O);

  5. La paroi participe dans les processus de croissance et de division cellulaires;

  6. Determine le pouvoir toxique des bacteries (surtout Gram-negatives);

  7. C’est au niveau de la paroi que se trouvent des recepteurs qui reconnaissent les bacteriophages;

  8. De certains antibiotiques et enzymes agissent au niveau de la paroi.

Mise en evidence:

  1. Microscopie electronique

  2. Plasmolyse

  3. Methodes specifiques de coloration


Protoplastes, spheroplastes et formes L

Lorsque le peptidoglycane est altere (suite a l’action des antibiotiques ou du lysozyme) ou absent, la paroi bacterienne perd sa rigidite et la bacterie tend a se lyser en raison de la forte pression osmotique intra-cytoplasmique. Toutefois, la bacterie peut survivre en milieu hypertonique. Elle prend alors une forme globuleuse.

Quand une cellule est totalement depouillee de sa paroi, la structure qui en resulte s’appelle un protoplaste. Bien qu’entoure seulement par la membrane cytoplasmique, un protoplaste peut survivre (en laboratoire) et effectuer bon nombre de processus propres a une cellule vivante normale. Toutefois, si un protoplaste est place dans un milieu plus dilue que son cytoplasme, l’eau penetre a travers la membrane cytoplasmique (par osmose). Le protoplaste gonfle et eclate – c’est ce qu’on appelle la lyse osmotique.

On appelle spheroplaste une bacterie Gram-negative depourvue de peptidoglycane par l’action de certains facteurs, et limitee par la membrane externe et la membrane cytoplasmique.

Les formes “L” sont des cellules spheriques ou aux contours irreguliers qui apparaissent spontanement chez certaines especes de bacteries, et qui peuvent s’induire chez d’autres, notamment, par choc thermique ou par d’autres stimuli physico-chimiques. La designation “forme L” fait reference au Lister Institute of Preventive Medecine de Londres. Les formes L sont capables de se diviser dans un milieu approprie. Lorsque l’on supprime l’agent inducteur, la reversion vers la forme initiale est possible, mais, dans certains cas, elle ne survient pas (formes L fixees).

Parfois dans l’organisme sous l’action des -lactamines peuvent apparaitre des formes L. L’effet lytique des antibiotiques n’est plus observe dans ces conditions. Ces formes-ci, etant protegees dans certaines zones denses (par exemple, la medullaire du rein), sont capables de se multiplier et d’entretenir l’infection.


^ La membrane cytoplasmique

Elle est situee sous la paroi, a son contact. L’adhesion n’est pas toujours parfaite et delimite l’espace periplasmatique. Les mesosomes sont des invaginations de la membrane cytoplasmique; ils ne sont bien developpes que chez les bacteries a Gram positif. En milieu hypertonique, le cytoplasme se retracte, ce qui decolle la membrane cytoplasmique de la paroi: c’est le phenomene de plasmolyse.

La membrane cytoplasmique est constituee d’une double couche de molecules lipidiques de 7 a 8 nm d’epaisseur, dans laquelle des molecules de proteines sont partiellement ou completement enchassees. Certaines de ces proteines s’etendent sut toute l’epaisseur de la membrane. La disposition des molecules de lipides est telle que les faces interne et externe de la membrane sont hydrophiles, tandis que l’interieur est hydrophobe.

Ces lipides sont principalement des phospholipides. Un phospholipide, le phosphatidyl-glycerol semble present chez la plupart des bacteries. La presence d’autres types de lipides depend surtout de l’appartenance de la bacterie a l’une ou a l’autre de deux grandes categories: les bacteries Gram-positives et Gram-negatives. La phosphatidylethanolamine est generalement plus commune et abondante dans les bacteries Gram-negatives. La phosphatidylcholine (lecithine) se trouve dans certaines bacteries Gram-negatives, mais pas dans les Gram-positives. Les sterols ne se trouvent que dans les membranes des mycoplasmes et des champignons.

La membrane n’est pas une structure rigide: les molecules lipidiques y sont en fait a l’etat liquide et restent associees grace a l’action de forces intermoleculaire.

Les proteines comprennent diverses enzymes – par exemple, les “proteines fixatrices de penicilline” (PBP, pour “penicillin-binding proteins”) impliquees dans la synthese du peptidoglycane, le polymere de l’enveloppe cellulaire (ces proteines peuvent etre inactivees par les penicillines et les antibiotiques a noyau -lactame). S’y trouvent aussi des composants des systemes de transport (qui vehiculent ions et molecules a travers la membrane) et des composants des systemes convertisseurs d’energie (dans les mesosomes) telles les ATPases et les chaines de transfert d’electrons. Dans certaines bacteries, il y a aussi des “proteines receptrices” qui detectent les changements du milieu exterieur.

La membrane cytoplasmique n’est pas vraiment permeable a la plupart des molecules. Certaines petites molecules non chargees ou hydrophobes – par ex. O2, CO2, NH3 et l’eau – franchissent la membrane plus au moins librement. D’autres molecules (incluant les elements nutritifs) et les ions doivent etre transportes au travers par des mecanismes speciaux, dont certains exigent de la cellule une depense d’energie. Ces mecanismes permettent a la cellule d’accumuler une substance particuliere jusqu’a des concentrations de loin superieures a celle qui regne dans le milieu environnant.


Les fonctions de la membrane cytoplasmique sont nombreuses:

  • elle forme une barriere osmotique;

  • elle contient des systemes de transport, les permeases, qui assurent la penetration selective de certaines substances (sucres, acides amines, ions mineraux);

  • elle contient de nombreuses enzymes, notamment ceux qui interviennent dans le metabolisme energetique. La membrane cytoplasmique joue donc le meme role que les mitochondries dans les cellules eucaryotes;

  • le prolongement de la membrane cytoplasmique que constitue le mesosome, porte un site d’attachement du chromosome bacterien. Il intervient dans la regulation de la division cellulaire. Lors de la division cellulaire, le filament d’ADN se replique et les deux chromosomes se separent;

  • elle est impliquee dans la synthese du peptidoglycane et des phospholipides;

  • les recepteurs de la membrane cytoplasmique sont responsables de chimiotactisme

Mise en evidence: 1. Microscopie electronique

2. Phenomene de plasmolyse


La capsule

Certaines bacteries dans leur milieu naturel (par exemple macroorganisme) synthetisent des polymeres organiques, qui forment la couche la plus exterieure de cellule bacterienne et que l’on appelle une capsule. C’est un constituant inconstant de la bacterie. Une macrocapsule, ou capsule “vrai”, est suffisamment epaisse (c’est-a-dire d’une epaisseur superieure a 0,2 micrometres) pour etre visible au microscope optique ordinaire apres preparation adequate. Par contre, une microcapsule n’est detectable qu’au microscope electronique ou par des techniques serologiques. Une couche muqueuse (le slime) est constituee de fibres polysaccharidiques qui adherent lachement a la paroi cellulaire; d’habitude, elle diffuse dans le milieu quand les cellules sont en culture liquide.

Les capsules sont principalement composees d’eau; la partie organique est habituellement un homopolysaccharide (comme la cellulose, le dextran) ou un heteropolysaccharide (comme l’alginate, l’acide colanique, l’acide hyaluronique), mais chez certaines souches de Bacillus anthracis, par exemple, la capsule est un homopolymere d’acide D-glutamique. Les liaisons entre la capsule et paroi peuvent etre ioniques et/ou covalentes.


Les capsules exercent diverses fonctions. Elles peuvent notamment:

  1. empecher la dessication;

  2. agir comme barriere de permeabilite vis-a-vis des ions metalliques toxiques;

  3. empecher l’infection par des bacteriophages;

  4. constituer une reserve nutritive;

  5. promouvoir l’adhesion (l’attachement) des bacteries aux cellules des tissus, ou à des supports inertes (plaque dentaire sur l’email dentaire, biofilm sur les catheters, les instruments et les protheses, par ex.);

  6. aider la cellule a eviter la phagocytose;

  7. rendre les bacteries resistantes a l’action des antiseptiques, desinfectants et antibiotiques;

  8. augmenter le pouvoir pathogene des bacteries;

  9. permetre une classification antigenique des bacteries capsulees (antigene K).



Mise en evidence: La coloration negative de BURRI-HINSS

Sur une lame porte-objet, melanger une goutte d’encre de Chine avec une goutte de la suspension bacterienne à examiner.

Etaler sur la lame, laisser secher a l’air.

Fixer le frottis a la chaleur.

Inonder le frottis avec une solution aqueuse de fuchsine, laisser agir 2 minutes.

Laver à l’eau, secher entre deux feuilles de papier buvard.

Resultat: l’encre est repousse par la capsule et celle-ci apparait comme un halo incolore sur fond noir. Le cytoplasme microbien est colore en rouge par la fuchsine.


^ LES CONSTITUANTS INTERNES


Le cytoplasme

Est un fluide aqueux (a 80% compose d’eau) qui contient des ribosomes, des elements nutritifs, des ions, des enzymes, des dechets et diverses molecules impliquees dans les syntheses, l’entretien cellulaire et le metabolisme energetique. Dans certaines conditions, on peut y trouver des granules de reserve. Aucun organite cellulaire n’est present dans le cytoplasme. La consistence dense du cytoplasme assure la permanence du milieu interne de la cellule bacterienne.

Fonction: siege du metabolisme bacterien.

^ Mise en evidence: par toutes les methodes de coloration, surtout a des colorants basiques.


L’appareil nucleaire (le nucleoide)

Il est compose d’ADN (80%) et d’ARN. L’ADN est bicatenaire et circulaire, parfois lineaire, non entoure par une membrane. Dans la cellule l’ADN est comprime (replie) en multiples boucles stabilisees par de l’ARN et des proteines (voisines des histones). Chaque boucle est elle-meme “superenroulee” sous l’action de l’ADN gyrase. Ca permet a l’ADN chromosomique, qui est environ 1000 fois plus long que la longueur d’une bacterie, d’occuper une place reduite. Sur l’ADN sont aussi fixees de nombreuses proteines et des enzymes de synthese (ADN-polymerase pour la duplication de l’ADN; ARN-polymerase-ADN-dependente pour la synthese des proteines). Lors de la division bacterienne, le chromosome est duplique et chaque copie constitue le chromosome de chacune des cellules filles.

Une bacterie peut contenir plus d’une copie de son chromosome. Cela depend de l’espece et des conditions de croissance. Chez certaines especes, chaque cellule contient normalement de nombreuses copies du chromosome.


Fonction: L’ADN regente la vie de la cellule en codant pour toutes les enzymes (controlant donc structure et metabolisme) et les diverses molecules d’ARN (impliquees dans la synthese des proteines et certaines fonctions de controle). L’information contenue dans l’ADN regule et coordonne la croissance et la differenciation. En outre, l’ADN regle sa propre replication et constitue un systeme auto-controle: il dispose de divers mecanismes pour detecter et reparer l’ADN endommage ou modifie. Toute cette information est transmise aux cellules filles lorsque le chromosome se replique et que la cellule parentale se divise.


^ Mise en evidence: 1. Microscopie electronique

2. Methodes speciales de coloration (par exemple, coloration de Robinow-Feulgen)


Les plasmides

De nombreuses bacteries contiennent un ou plusieurs plasmides. Un plasmide est un morceau d’ADN supplementaire, beaucoup plus petit que le chromosome, situe dans le cytoplasme des bacteries. La plupart des plasmides sont circulaires, mais existe aussi des plasmides lineaires. Ils ne sont, dans les conditions naturelles, pas indispensable a la vie de la bacterie mais lui apportent des caracteres permettant la survie dans des conditions defavorables ou etendant son ecosysteme. Fonctionnellement, les genes portes par les plasmides sont extremement divers: genes structuraux (F-fimbriae, pili), genes metaboliques et cataboliques (metabolisme des sucres, catabolisme de molecules organiques), genes de production de toxines (Ent-enterotoxine) ou d’enzymes (Hly-hemolysine), genes de resistance aux antibiotiques (R-plasmides), etc. Une meme bacterie peut comporter, dans son cytoplasme, aucun plasmide, plusieurs copies du meme plasmide ou plusieurs types de plasmides differents.

La replication des plasmides se fait independamment du chromosome mais de facon statistiquement coordonee. Un plasmide possede tous les enzymes necessaires a sa replication: sa replication est autonome. Cette autonomie explique que le nombre de plasmides d’un type donne ne soit pas constant dans une bacterie et que, dans certaines conditions experimentales ou naturelles, un plasmide puisse ne pas etre transmis a la bacterie fille. Les cellules filles d’une bacterie porteuse de plasmides acquierent donc en general le ou les plasmides lors de la division bacterienne. Certains plasmides possedent l’information necessaire pour se transferer eux-memes d’une cellule a l’autre par le processus de conjugaison.

Les plasmides sont largement utilises dans la technologie de l’ADN- recombinant.


^ Les ribosomes

Sont des corpuscules arrondis minuscules, faits d’ARN et de proteines. Ils constituent les sites de synthese des proteines et le cytoplasme en contient un grand nombre. Ils sont particulierement presents à proximite de la membrane cytoplasmique, site de synthese de la paroi cellulaire et des proteines exportees.

Les ribosomes bacteriens sont plus petits que ceux du cytoplasme des cellules eucaryotes. Mais on caracterise habituellement les ribosomes non par leur diametre, mais par leur vitesse de sedimentation en ultracentrifugeuse. Cette vitesse se mesure en unites Svedberg (S). Chaque ribosome bacterien (70S) consiste en une sous-unite 50S et une sous-unite 30S. Ces parties du ribosome sont maintenues ensemble probablement par des liaisons hydrogene et par des interactions ioniques et hydrophobes – les ions magnesium etant generalement importants dans le maintien de la structure. Les ribosomes bacteriens n’ont pas la structure des ribosomes de cellules superieures, ceci explique la specificite propre au monde bacterien.

L’ARN ribosomique peut etre identifie par les techniques de la biologie moleculaire.


^ Les spores

Certaines bacteries, entre autres d’interet medical (genres Clostridium et Bacillus), ont la propriete de se differencier en formes de survie appelees spores (endospores). Ces bacteries se presentent donc soit sous une forme vegetative metaboliquement active et potentiellement pathogene, soit sous une forme metaboliquement inactive et non pathogene. La transformation de la forme vegetative en spore est la sporulation. Une endospore se forme a l’interieur d’une cellule en reponse a une carence, essentiellement l’epuisement en matieres nutritives (manque de carbone, d’azote et/ou de phosphore). Le processus correspond a la lecture de parties du genome inexprimees dans la cellule vegetative; sa regulation est complexe.

Schematiquement la formation d’une endospore se deroule en quelques stades:

^ Stade 0. Cellule vegetative contenant deux chromosomes, prete a sporuler.

Stade I. Un filament axial, compose des deux chromosomes, se forme.

Stade II. Le developpement d’un septum asymetrique divise le protoplaste en deux parties inegales. Ce septum est plus mince que celui forme au cours de la division cellulaire normale, car il contient beaucoup moins de peptidoglycane. Le peptidoglycane est ensuite hydrolyse (elimine). Le plus petit des deux protoplastes donnera l’endospore est s’appelle la prespore. La membrane cytoplasmique du plus grand des protoplastes englobe la prespore.

^ Stade III. Quand elle est completement englobee, la prespore est limitee par deux membranes.

Stade IV. Du peptidoglycane modifie est synthetise entre les deux membranes de la prespore pour former une couche rigide appelee le cortex. Une enveloppe proteique lache, l’exosporium, commence parfois a se developper a ce moment-la.

^ Stades V-VI. Une tunique proteique faite de couches multiples se depose a l’exterieur de la membrane la plus externe (stade V) et la spore murit (stade VI) pour acquerir sa resistance specifique a la chaleur. Pendant ce temps, du dipicolinate de calcium s’accumule dans le “noyau” – c’est-a-dire le protoplaste de la spore (limite par la membrane interne).

^ Stade VII. La spore achevee est liberee lorsque la cellule mere se desintegre.

La spore, initialement intrabacterienne, est liberee dans le milieu exterieur. Elle vit dans un etat de dormance: peu, voire aucune des reactions chimiques de la cellule vegetative n’ont encore lieu dans l’endospore mature. La dormance peut persister pendant de longues periodes (atteignant plusieurs siecles) et l’endospore est extremement resistante a beaucoup de facteurs defavorables: temperature et pH extremes, dessication, radiations, agents chimiques (antiseptiques, desinfectants) et atteintes physiques variees. La resistance thermique de l’endospore est attribuee a sa faible teneur en eau, le dipicolinat de calcium pouvant agir comme stabilisateur secondaire. Metaboliquement inactives, les spores resistent naturellement aux antibiotiques.

Mise dans des conditions favorables (nutritives, thermiques et chimiques), une endospore germe, c’est-a-dire qu’elle devient metaboliquement active. Les endospores de certaines especes ont besoin d’etre “activees” avant de pouvoir germiner; l’activation peut consister en un chauffage subletal ou en une exposition a certains produits chimiques, appeles agents germinateurs. Ils peuvent etre, entre autre, la L-alanine, certains nucleosides de purine, divers ions ou certains sucres. Leur fixation à un recepteur de la membrane interne peut amorcer la germination. Le passage d’une endospore germee à une cellule vegetative s’appelle developpement.

La forme de la spore (spherique, ovale) et sa position dans la cellule (centrale, non terminale, terminale) sont des caracteristiques qu’on utilise parfois a la classification et a l’identification.


^ Autres spores bacteriennes. Beaucoup d’actinomycetes, qui forment des hyphes, produisent des exospores (formes de survie et de multiplication) par septation et fragmentation des hyphes. Ces spores sont depourvues de structures specialisees (elles ne possedent ni cortex, ni tunique sporale) mais font neanmoins preuve de resistance notamment vis-a-vis de la chaleur seche, de la dessication et de certains produits chimiques.

Chez les mycetes les spores se forment a l’interieur d’un sac ferme, appele sporange. Les sporanges se developpent a partir des hyphes vegetatifs.


^ Mise en evidence:


La coloration d’AUJESZKY

Si l’une des bacteries sporogenes est cultivee pendant plusieurs jours ou une semaine sur un milieu solide, on peut habituellement detecter les endospores en appliquant a un frottis la coloration d’AUJESZKY. Celle-ci ressemble a la coloration de Ziehl-Neelsen:


Faire un frottis avec une suspension opalescente des bacteries a examiner.

Inonder le frottis avec une solution aqueuse d’acide chlorhydrique a 1 %. Chauffer jusqu’a emission de vapeurs (repeter 2 à 3 fois).

Rincer a l’eau courante.

Secher et fixer le frottis.

Colorer par la coloration de Ziehl-Neelsen.

Les cellules vegetatives se decolorent, alors que les endospores retiennent le colorant (rouge). Les cellules vegetatives sont contre-colorees en bleu.

La meilleure facon d’observer les spores est le microscope a contraste de phase, dans un mince film liquide contenant les cellules non colorees, recouvert d’un couvre-objet. Dans une telle preparation une spore apparait comme un corp brillant (ovale ou rond, selon l’espece) avec un bord sombre.


^ Les granules de volutine

Mises dans des conditions adequates, beaucoup de bacteries produisent des polymeres qui sont stockes dans le cytoplasme, sous forme de granules.

Les granules de volutine sont des granules de polyphosphate qui se trouvent dans la plupart des types de bacteries. Ils servent de reservoir de phosphate et, dans certains cas, ils interviennent dans le metabolisme energetique. Le polyphosphate peut aussi servir a emmagasiner ou sequestrer des cations.

Quand on les traite par certains colorants (comme le bleu de methylene polychrome), les granules de volutine prennent une couleur differente de celle du colorant employe. Ce phenomene constitue la metachromasie, et les granules sont parfois appeles granules metachromatiques.

Ces granules sont toujours presents chez les corynebacteries. Chez l’espece de Corynebacterium diphtheriae, agent causal de la diphterie, les granules de volutine se trouvent aux bouts de la cellule, tandis que chez les diphterimorphes, microorganismes non pathogenes, les granules de volutine sont reparties au long de la cellule. Cette particularite est utilisee dans le diagnostic de la diphterie.


^ Mise en evidence:


Coloration de LOEFFLER

Colorer le frottis au bleu de methylene Loeffler. Laisser agir 3 a 5 minutes

Rincer a l’eau

Secher

Examiner

Le cytoplasme se colore en bleu clair, les granules en bleu fonce


^ Coloration de NEISSER

Colorer le frottis au bleu de methylene acete. Laisser agir 1 minute

Traiter le frottis par la solution de Lugol. Laisser agir 30 secondes

Recouvrir la preparation de vesuvine. Laisser agir 1 a 3 minutes

Laver à l’eau, secher

Le cytoplasme sera colore en jaune, les granules de volutine apparaissent colores en bleu-violet.


^ LES APPENDICES EXTERNES

Chez beaucoup de bacteries, il existe à la surface de la cellule de fins filaments proteiques capiliformes. Ces filaments peuvent se repartir en trois types principaux: les fragelles, les fimbriae et les pili. Ce sont des elements facultatifs des bacteries.


Les flagelles permettent a la cellule de ce mouvoir en milieu liquide, c’est-a-dire qu’ils interviennent dans la mobilite de la cellule. Selon l’espece, la cellule peut avoir un seul flagelle (disposition monotriche), un flagelle a chaque extremite (disposition amphitriche), une touffe de flagelles a une ou aux deux extremites (disposition lophotriche unipolaire ou bipolaire) ou des flagelles repartis tout autour de la surface cellulaire (disposition peritriche).

Chaque flagelle comprend un filament, un crochet et un corp basal. Le filament est helicoidal et se compose de onze fibrilles proteiques disposees comme les torons d’une corde. Un fin canal parcourt l’axe du filament. Le crochet est une structure proteique recourbee. Quant au corp basal, il est constitue de plusieurs anneaux, coaxiaux a un batonnet central (axe) creux. Le nombre d’anneaux varie d’une espece à l’autre. Ils servent à l’attachement du flagelle à l’enveloppe cellulaire (membrane cytoplasmique et paroi cellulaire).

Le flagelle tourne sur son axe. La rotation flagellaire exige de l’energie sous forme d’un gradient ionique qui s’etablit dans la membrane cytoplasmique.

^ Les flagelles chez les spirochetes. Les spirochetes sont des bacteries Gram-negatives dotees d’une structure unique en son genre. Un ou (habituellement) plusieurs flagelles partent de chaque extremite de la cellule et s’etendent vers son milieu – en se glissant entre peptidoglycane et membrane externe – ou, chez certaines especes, les flagelles venus des deux extremites se recouvrent. Le nombre de ces flagelles periplasmatiques, par cellule, varie d’une espece à l’autre.


^ Mobilite et chimiotactisme

Beaucoup de bacteries sont mobiles, c’est-a-dire qu’elles peuvent se mouvoir activement dans les milieux liquides. Non seulement elles peuvent se mouvoir, mais elles peuvent aller vers une meilleure source de nourriture ou s’eloigner de substances nocives. Une telle reponse dirigee s’appelle le chimiotactisme.

La mobilite flagellaire implique une rotation du flagelle à partir de son corps basal, rotation qui exige de l’energie. Chez les bacteries flagellees peritriches les flagelles tournent independamment l’un de l’autre. La plupart du temps (95%), un flagelle tourne dans le sens inverse des aiguilles d’une montre (sens antihorlogique). Le reste du temps il adopte le sens horlogique. Le rythme des passages d’un sens de rotation a l’autre depend du flagelle considere. Lorsque la plupart des flagelles tournent dans le sens antihorlogique, ils se groupent a une extremite de la cellule, et celle-ci se deplace extremite opposee en tete. Dans des conditions uniformes, cette “course” est interrompue a peu pres une fois par seconde par une culbute: bref mouvement aleatoire de la cellule, qui dure environ 0,1s, et est provoque par un changement du sens de rotation de quelques-uns des flagelles du groupe. Quand le changement a lieu, les flagelles se separent, ce qui cause le mouvement aleatoire. La nage reguliere recommence lorsqu’une majorite de flagelles a repris la rotation antihorlogique.

L’alternance nage-culbute a pour resultat un deplacement aleatoire dans les trois dimensions. La bacterie se deplace suivant une serie de lignes droites dont les directions sont determinees par le hasard.

Chez les monotriches, le flagelle tourne dans le sens horlogique ou dans le sens antihorlogique, pendant des periodes de temps à peu pres egales. Au moment du changement de sens, il y a modification aleatoire de la direction.

En general, les cellules flagellees monotriches peuvent atteindre des vitesses d’environ 70 micrometres/s, et les bacteries peritriches, des vitesses de 30 micrometres/s.

La mobilite des spirochetes est liee à la rotation de leurs flagelles periplasmatiques. Une rotation flagellaire antihorlogique permet à l’extremite anterieure d’adopter une forme helicoidale et à la cellule de tourner autour de son axe, dans le sens oppose. La cellule semble donc avancer comme le ferait une vis.

^ Mobilite sans flagelle. Placees dans de minces films aqueux, les cellules de Neisseria et de Pseudomonas, qui sont pourvues de fimbriae localises, pratiquent la mobilite saccadee. Il s’agit apparemment d’un mouvement passif ou interviendraient des forces physico-chimiques extracellulaires.

Une mobilite utilisant l’actine est pratiquee par des pathogenes à l’interieur de leurs cellules hotes.


Dans un environnement chimiquement uniforme, les cellules flagellees pratiquent d’habitude le “deplacement aleatoire”. On appelle chimiotactisme un mouvement dirige en reponse a un gradient de concentration chimique. Les substances qui attirent la cellules sont dites chimioattractives, tandis que celles qui poussent les cellules a s’eloigner sont dites chimiorepulsives. La cellule detecte la difference de concentration grace a des recepteurs de l’enveloppe cellulaire. Quand une substance chimique quitte ou se fixe a un recepteur, l’effet engendre est le declenchement ou l’inhibition de certains signaux intracellulaires, en modifiant la frequence des culbutes. Ainsi la bacterie culbute moins frequemment quand elle va vers les hautes concentrations, et plus frequemment quand elle s’en eloigne.

L’aerotactisme est un type particulier de chimiotactisme dans lequel des cellules mobiles repondent a un gradient de concentration d’oxygene dissous. Les cellules peuvent aller vers une concentration en oxygene plus elevee ou plus faible, selon ce qui convient le mieux a leur croissance.


Mise en evidence des flagelles:


  • Methodes directes

  1. Microscopie electronique

  2. Coloration speciale de LOEFFLER


Sur une lame parfaitement propre, flambee, on trace deux traits de crayon gras, tandis qu’elle est encore tiede.

Prendre une culture jeune (moins de 24 heures) sur gelose inclinee.

Prelever, dans l’eau de condensation au bas de la pente, quelques gouttes de culture, les transvaser dans un tube d’eau distillee sterile jusqu’a obtention d’une suspension a peine trouble.

Avec une pipette Pasteur fine, prelever une goutte et la deposer entre les deux traits de crayons, la lame etant maintenue legerement inclinee. Ceci etant fait, incliner suffisamment la lame pour que l’eau coule longitudinalement sans devier. A aucun moment, la lame ne doit etre en contact avec les doigts. Secher et fixer le frottis.

Recouvrir la lame de mordant (tanine+fuchsine+sels de fer); laisser en contact pendant 10 minutes. Passe le temps, laver abondamment a l’eau distillee.

Recouvrir la preparation avec une solution de fuchsine concentree de Ziehl. Laisser agir 2 minutes. Laver a l’eau distillee.

Secher à l’etuve a 37 degres C et examiner a immersion.

Les bacteries et leurs flagelles se colorent en rouge. On peut observer, selon les bacteries, l’existence d’une ciliature polaire ou d’une ciliature peritriche.


  • Methodes indirectes (etude de la mobilite bacterienne)

La mobilite peut souvent etre determine en examinant les preparations “goutte pendante” et “entre lame et lamelle” au microscope. Il ne faut pas confondre mobilite et mouvement brownien. Ce dernier terme designe les courts mouvements aleatoires qui agitent toute particule de 1 micrometres ou moins, en suspension libre dans un milieu liquide. Ces mouvements sont dus au bombardement des particules par les molecules du liquide.


La preparation “goutte pendante”

On depose une goutte de prelevement contenant des bacteries vivantes, non colorees, sur une lamelle couvre-objet propre. Ensuite la lamelle est recouverte d’une lame porte-objet ayant une fosse de telle facon que la goutte soit dans cette fosse. On retourne l’ensemble pour examiner au microscope.


La preparation “entre lame et lamelle”

Elle se realise en deposant, sur la lame porte-objet, une goutte du liquide ou de la suspension microbienne a examiner. Cette goutte est recouverte d’une lamelle couvre-objet, la preparation devant etre lutee a la paraffine fondue ou a la vaseline. Ainsi se trouve realisee une petite chambre etanche.


Il est asseez difficile de voir les cellules microbiennes non colorees en microscopie ordinaire (sur fond clair). Pour examiner les preparations natives seront employes le microscope a contraste de phase ou le microscope a fond noir.


On peut parfois deduire qu’il y a mobilite, au vu de la maniere dont l’organisme se developpe sur milieu solide. Les especes mobiles peuvent avoir tendance a se repandre a partir du point d’inoculation, parce que les organismes nagent dans le mince film d’humidite qui recouvre la surface de la gelose.

Les fimbriae sont de tres fins elements proteiques trouves principalement chez les bacteries Gram-negatives, ou ils emergent de la membrane externe. Ils peuvent se repartir sur toute la surface de la cellule ou etre plus localises. Un fimbria est fait principalement d’une sequence lineaire de sous-unites proteiques identiques.

De nombreux types de fimbriae assurent l’adhesion des cellules entre elles ou a une surface quelconque. Chez les especes pathogenes cette adhesion permet aux bacteries de s’accrocher a certains tissus. Les bacteries porteuses de certains types de fimbriae ont la capacite de provoquer l’hemagglutination: formation d’amas visibles par agglomeration des erythrocytes. Les fimbriae permettent aussi la fixation de certains bacteriophages.

Les pili sont des structures allongees ou capilliformes de nature proteique qui emergent de la surface cellulaire. On les trouve specifiquement sur les cellules Gram-negatives capables de transferer de l’ADN a d’autres cellules par conjugaison. Les genes qui codent pour les pili sont portes par des plasmides. Le plus souvent, il n’y a qu’un ou quelques pili par cellule.

Les divers types de pili se differencient par la taille et la forme: par exemple, certains sont longs, minces et flexibles, tandis que d’autres sont courts, rigides, unguliformes. Le type du pilus est un rapport avec les conditions physiques dans lesquelles la conjugaison peut avoir lieu. Le pilus le mieux etudie, le pilus F, structure tubulaire avec un canal axial d’environ 2,5 nm de diametre, est fait de sous-unites proteiques disposees helicoidalement.


^ METABOLISME BACTERIEN

Le metabolisme” est l’ensemble des reactions chimiques qui se deroulent dans les cellules vivantes: il y a construction (anabolisme), degradation (catabolisme) ou modification de molecules, oxydation ou reduction de divers atomes. La plupart de ces reactions font intervenir des catalyseurs proteiques specifiques appeles enzymes.

Une suite de reactions metaboliques, au cours de laquelle une substance est convertie en une ou plusieurs autres, constitue une voie metabolique. En parcourant une telle voie, le substrat (par exemple, un element nutritif) est transforme, souvent via un ou plusieurs intermediaires, en ce qu’on appelle des produits finaux. Un grand nombre des voies metaboliques bacteriennes n’existent pas chez les eucaryotes.

Le metabolisme bacterien se caracterise par certaines particularites:

  1. tous les processus metaboliques se deroulent dans un organisme unicellulaire

  2. il est non-compartimente

  3. le metabolisme bacterien est tres flexible (les bacteries s’adaptent rapidement aux conditions du milieu)

  4. il se caracterise par l’intensite des processus metaboliques

Pour se maintenir, croitre et se reproduire les bacteries doivent trouver dans les milieux exterieurs des conditions physiochimiques favorables ainsi que les aliments qui leur sont necessaires.
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