plantesanimaux

protistes

Règnes

Protistes

supérieurs

Protistes inférieurs

-Algues

-protozoaires

-champignons

-Algues bleu- verts: cyanophycées

-Bactéries ou schizomycètes

La cellules eucaryotes et la cellules procaryotesEucaryotes Procaryotes

Paroi: mucopeptide - +

la membrane plasmique + +

mitochondries + -

chloroplastes + -

Reticulum endoplasmique

+ -

Appareil de Golgi + -

ribosome 80S 70S

Membrane nucléaire + -

chromosome n 1 unique

Association ADN-Histone

+ -

suiteEucaryotes Procaryotes

Génophore nucléaire + +

Génophore mitochondriale + -

Génophore chloroplastique + -

Génophore plasmidique - +

La division cellulaire mitose amitose

Transport actif + +

Transport passif + +

L’endocytose et l’exocytose + -

respiration Membrane mitochondriale Membrane cytoplasmique

photosynthèse + chloroplaste + variable

Système analogue au chloroplaste: cyanophycées

Chromatophore: bactéries photosynthétiques

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 d’une algue

• D’autres ont une taille analogues ou inférieure à celle d’un 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

Formes et arrangements des bactéries

• Sphèriques ou cocoïdes (coques)

• En Bâtonnet ou cylindriques (bacilles)

• Spiralées ou hélicoïdales(spirilles)

Forme sphérique: cocci

Staphylococcus aureus (x1000) Enterococcus faecalis (x200)

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

Bacillus megaterium (x 600) Bacillus anthracis

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)

La paroi

• C’est 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)

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 l’action des enzymes.

• Les parois obtenues sont purifiées par centrifugation différentielle, puis rinçage à l’eau afin d’éliminer les composants cytoplasmiques.

• Sous ME, elles ressemblent à des sacs aplatit avec une déchirure par laquelle sont sorties les constituants cytoplasmiques.

Composition chimique de la paroiGram+ Gram-

Osamines: mucopeptides

++ +

Acides aminés 24 à 35% 50%

Nombre 4 à 10 16-17

Acide diaminopimélique +++ exclut la lysine + n’exclut pas la lysine

Acides téichoÏques +++ -

Oses 20-60% 20-60%

lipides 1 à 2.5% 10 à 22%

La structure glucidique de base du peptidoglycane: osamines

=

=

CH2OH

H3C CH

O

OCCH3

C ONH

HH H

H

HH

OH

O

H

O OH

H

CH2OHO

O

NH C O

CH3

=

OH

H

NAM(acide N-acétylmuramique= NAG+acide lactique lié par éther)

NAG(acide N-acétylglucosamine)

NH

C HR

= 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

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 SalmonellaAbe = 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

Élément structural: péptidoglycanes= muréine= mucocomplexe= mucopeptide

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

La paroi des bactéries Gram positives et Gram négatives

Gram positive

Gram négativeChaînes latérales O

PorineLipoprotéine

de BraunLiposaccharide

(LPS)

Membrane externe

Espace périplasmique et peptidoglycane

Membrane plasmiquePhospholipides

Protéines intrinsèque

Peptidoglycane

Acides téichoïques

Acides lipotéichoïques

Pep

tido

glyc

ane

Mem

bran

e pl

asm

ique

Espace périplasmique

+épaisse et homogène

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: c’est l’ensemble LPS (spécificité sérologique) et Lipoprotéique (antigène): sérotypes

• Siège des sites de fixation des bactériophages: acides téichoiques pour les Gram+. Cette carte d’identification= lysotype

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 d’un frottis avec le violet de gentiane

• Fixation par le lugol (iodo-ioduré )

• Décoloration par l’alcool

• 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

capsule

Capsule de Streptococcus pneumoniae visualisée à

l’encre de Chine

Capsule de Bacillus anthracis visualisée à l’aide

d’anticorps 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 l’encre 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.

Les cils, ou flagelles, sont des structures inconstantes chez les bactéries. Ils constituentles 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 l’apparition d’un voile qui envahisse la boîte de pétri. Cet aspect voile (hauch) est à l’origine de l’appelation H pour les antigènes flagellaires.Les Salmonelles alternent durant leur vie deux types d’antigène flagellaire. Ce phénomène est appellé « variation de phase », il est dû à l’expression alternative des deux gènes codants pour ces antigènes. 

se sont des appendices filamenteux, généralement plus longs que la bactérie, de l’ordre de 6 à 20µm. et d’epaisseur variable selon l’espèce 12 à 30nm. composés d’un assemblage d’une protéine sphérique appelée flagelline (30 à 40kda).et composé de 3 partie : le corps basal, le crochet et un long filament.L’insertion des flagelles est probablement cytoplasmique du fait que l’action du lysozyme sur la paroi prouve l’ancrage 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 d’exportation: anneau S et M), alors que le plus externe est relié au LPS et au peptidoglycane.

La croissance du flagelle est assurée non à partir de la base mais par un prolongement de l’extrémité : les molécules de flagellines traversent la partie centrale creuse du flagelle est s’additionnent à l’extrémité terminale : autoassemblage.Nb : Les flagelles sont facilement cassés par une agitation mécanique, cependant, la

mobilité est rapidement restaurée.

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 

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.

Pili et flagelles

Observations de Rickettsia felis par microscopie électronique à transmission

(A) Pilus sexuel entre deux bactéries(B) Petits pili permettant l’adhésion

EubactériesArchées

Eucaryotes

Noyau - - +

ADN avec histones en nucléosomes Non mais nucléoïde avec protéines histones-like IHF + chez les Euryarchaeota +

Nbre de chromosomes 1 voire + 1 seul ? Plusieurs

Nucléole - - +

Mitose - - +

ARNm polycistroniques + + -

Présence d'introns - - +

ARNm épissés avec coiffe et queue polyA - - +

Recombinaisons génétiques Transferts horizontaux Transferts horizontaux ? Méiose, fusion des gamètes

Ribosomes 70S 70S 80S

Microtubules rares rares +

Organites (mitochondries, chloroplastes, RE, Golgi...) - - +

Flagelles + + +

Paroi cellulaire Peptidoglycane (= muréine) Pseudomuréine Paroi 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 +

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 d’un 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

L’induction: Opéron LACTOSE

2ème année DEUA Bactériologie ISMAL 2007-2008 Melle ALOUACHE

respiration

Le système générant l’ATP est intiment lié à la membrane plasmique. Chez les bactéries aérobies, les H+ et é produits lors de l’oxydation du substrat carboné sont transportés le long d’une chaîne respiratoire composée de deshydrogenase et leur coenzyme ainsi que des cytochrome jusqu’à l’accepteur final qui est l’oxygène. Ce transfert génère la production d’ATP.

Nb: chez les bactéries photosynthétique, le siège de la photosynthèse est la membrane plasmique.

mésosome-Seul organite détecté par ME

-C’est 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 l’ADN vue que ce dernier est toujours lié au mesosome

cytoplasme

-pH: 7,2-un gel colloïdal, qui contient 80 %d'eau et des substances organiques et minérales -Les ribosomes, au nombre de 15000 environ par bactérie, représentent 40 % du poids sec de la bactérie et 90 % de l'ensemble de l'ARN - Ribosome 70S (50s+30s)

Matériel nucléaire

Caractéristique:

-un chromosome

-circulaire (cairns)

-superenroulé

-Zone centrale: nucléole

-Pas d’histone

-Stabilisé par des polyamines: spermine et spermidine et Mg2+

-Lors de la division le chromosome est répliqué grâce à la polymérase lié à la mbp

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 1952

-Assure leur propre transfert par conjugaison ou transduction

-Confère à la bactérie une adaptabilité à son environnement: résistance au antibiotique, virulence…..

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)

Inclusions granulaires

• - peuvent êtres organiques ou inorganiques: réserve d’énergie

• Ces granules peuvent être spécifiques chez certaines espèces

• Plusieurs types existes:

• Réserve de carbohydrate: glycogène (cyanobactéries, entérobactéries et Clostridium) ou l’acide 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.

Chromatophore et pigments• Chromatophore: organite spécialisé dans la photosynthèse, contient des

pigments appelés: bactériochlorophyles.• Bactéries pourpre: entourés d’une 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• D’autres 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 SarcinaVacuole 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 l’eau.

Forme de résistance: Sporulation• CertaineS bactéries ex Bacillus anthracis et Clostridium contiennent des

spores: endospore. C’est une forme dormantes sans métabolisme qui se transforme à nouveau en forme végétative lorsque les conditions de l’environnement 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 l’espèce. 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

Étapes de sporulation• Stade1: la cellule est en phase stationnaire. Arrêt de la synthèse de l’ADN,

ARN et protéines. Premier changement visible est la conversion de l’ADN en un filament chromatique axial qui s’étend 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 s’étend et se détache de la membrane plasmique en formant une préspore visible au ME.

• Stade4: la préspore va mûrir progressivement en s’entourant d’un 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 l’exosporium ( glycoprotéine)à l’extérieur. La sporulation modifie la composition antigénique de la paroi, avec synthèse de l’acide dipicolinique et le pompage de Ca2+ (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.

L’endospore bactérienne

Étapes morphologiques de la sporulation

Structure et arrangements de l’endospore

A = ovale, terminaleB = rectangulaire, terminaleC = rectangulaire, subterminaleD = rectangulaire, centraleE = circulaire, terminaleF = circulaire, centraleG = terminale, en forme de club de golf

Intérêt de la sporulation

• La survie dans un milieu hostile

• La dissémination des maladies: tétanos botulisme,

• L’ identification bactérienne