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DEPARTEMENT DE MEDECINE DENTAIRE

2EME ANNEE DE MEDECINE DENTAIRE

MODULE DE MICROBIOLOGIE

Année Universitaire 2022-2023

BACTERIOLOGIE GENERALE

chapitre 1: Structure bactérienne

Berrada S.M.

Maitre Assistant en Microbiologie

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2 - PLAN DU COURS -

Introduction

I- LA BACTERIE ET LA CELLULE PROCARYOTE

1. Etymologie et sens du mot " bactérie »

2. Caractéristiques des procaryotes

II- STRUCTURE BACTERIENNE

1. Les enveloppes

1.1. La paroi

a. Peptidoglycane b. Paroi des bactéries à Gram positif c. Paroi des bactéries à Gram négatif d. Autres propriétés de la paroi bactérienne

1.2. La membrane cytoplasmique

a. Structure b. Fonctions principales

2. Contenu bactérien

2.2. Nucléoïde ou appareil nucléaire

2.3. ADN extra-chromosomique

a. Plasmides b. Eléments transposables

2.4. Ribosomes

3. Structures inconstantes

3.1. Capsules

3.2. Glycocalyx

3.3. Flagelles

3.4. Pili ou fimbriae

a. Pili communs b. Pili sexuels

3.5. Spore bactérienne

Conclusion

ANNEXE : METHODE D'ETUDE ET DOBSERVATION

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Introduction

La bactérie est une unité cellulaire, c'est-à-dire une cellule à un seul chromosome sans

membrane nucléaire, sans mitochondrie, sans appareil de Golgi, de taille variable (quelque fraction

de millimètre à quelque micromètre) assurant un cycle biochimique à multiplication importante.

Chez les bactéries, on distingue

- des structures obligatoires, présentes chez toutes les bactéries

- des structures dont la présence est facultative et caractérisent certains groupes bactériens.

I- LA BACTERIE ET LA CELLULE PROCARYOTE

1. Etymologie et sens du mot" bactérie »

Du latin scientifique bacterium, du grec ancien ȕĮțIJȘȡȓĮ, baktêria (" bâton pour la marche ») à

cause de la forme en bâton des premières bactéries observées (des bacilles). Mot inventé par

Christian Gottfried Ehrenberg en 1838.

2. Caractéristiques des procaryotes

La nature procaryote dun organisme peut être schématisée en quatre points : ವ la présence dune paroi ; ವ labsence de membrane nucléaire ; ವ labsence de membranes internes dans le cytoplasme, à lexception des Planctomycètes ; ವ certaines caractéristiques des constituants du cytoplasme. Figure1 : Structure et organisation dune cellule procaryote.

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4 Lenveloppe est constituée dune membrane plasmique (face interne, ou cytoplasmique), et la

paroi (face extérieure), une structure essentielle des procaryotes, qui définit leur forme et assure

lintégrité cellulaire.

La paroi est formée dun polymère complexe, le peptidoglycane (ou muréine) chez les Bactéries,

ou pseudo-muréine chez certaines Archées. On décrit des variations de structure dans chez certaines classes de bactérie : Chez de nombreuses classes de Bactéries Gram négatives,la paroi est entourée dune membrane plasmique externe. Bactéries, à lenveloppe sajoute un autre revêtement, la capsule, constituée de polysaccharides très hydratés, qui joue un rôle protecteur important.

Sur la surface de la paroi sont présentes un certain nombre de structures ayant différents rôles

(flagelle, Pili, fimbriae).

II- STRUCTURE BACTERIENNE

1. Les enveloppes

1.1. La paroi

La paroi cellulaire est une des parties les plus importantes d'une cellule procaryote. A les mycoplasmes et quelques archéobactéries, la plupart des bactéries ont une paroi qui leur donne une forme et les protège de la lyse osmotique. Les parois cellulaires de nombreux agents pathogènes ont des constituants qui contribuent au

pouvoir pathogène. La paroi peut protéger une cellule contre des substances toxiques, elle est aussi le

site d'action de plusieurs antibiotiques. Sur la base d'une coloration développée par Christian Gram en 1884, il apparait évident que

les bactéries se divisent en deux groupes majeurs. Les bactéries Gram-positives se colorent en violet-

pourpre tandis que les bactéries Gram-négatives se colorent en rose ou rouge. (cf Annexe) La paroi des cellules Gram positive est formée dune seule couche homogène de peptidoglycane ou muréine de 20 à 80 nm qui se trouve à lextérieur de la membrane

plasmique. A cause de ce peptidoglycane plus épais, les parois des bactéries Gram positives sont plus

résistantes que celles des bactéries Gram négatives. Au contraire la paroi des bactéries Gram négative est fort complexe. Elle contient une couche de peptidoglycane de 2 à 7 nm eur entourée dune membrane externe épaisse de 7 à 8 nm .

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5 Figure 2 : Différences structurales des enveloppes des Bactéries Gram- et Gram+.

LPS : lipopolysaccharide ; outer membrane : membrane externe ; cytoplasmique membrane : membrane interne

a. Peptidoglycane Le peptidoglycane ou muréine est un énorme polymère composé de plusieurs sous- unités

liées entre-elles. Le polymère contient deux dérivés glucidiques, la N-acétylglucosamine (NAG) et

l'acide N-acétylmuramique (NAM) et plusieurs acides aminés différents. Trois d'entre eux l'acide D-

glutamique, la D-alanine et l'acide méso-diaminopimélique ne sont pas trouvés dans les protéines.

La sous-unité de peptidoglycane est constituée de l'alternance de NAG et de NAM.

Un tétrapeptide constitué d'acides aminés L alternant avec des acides aminés D est lié au groupe

carboxyle de NAM. Beaucoup de bactéries possèdent la L-lysine en troisième position à la place de

l'acide méso-diaminopimélique. Figure 3 : La composition des sous-unités de peptidoglycane.

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6 Les chaînes de peptidoglycane sont reliées entre-elles par des liaisons interpeptidiques.

Souvent le groupe carboxyle de la D-alanine terminale est directement lié au groupe aminé de l'acide

diaminopimélique ; dans certains cas, la liaison se fait par un pont interpeptidique. Le peptidoglycane de la plupart des cellules Gram-négatives possède moins de ponts interpeptidiques.

Le peptidoglycane d'E coli avec un

pontage direct, typique de la plupart des bactéries Gram- negative

Le peptidoglycane de Staphylococcus aureus, une

bactérie Gram- positive.

Figure 4 : Les pontages du peptidoglycane.

b. Paroi des Bactéries Gram positives Les parois épaisses des bactéries Gram-positives sont constituées principalement de

peptidoglycane qui contient souvent un pont interpeptidique Ces parois contiennent généralement en

plus une grande quantité d'acides teichoïques. Les acides teichoïques sont fixés de façon covalente

soit au peptidoglycane lui-même, soit aux lipides de la membrane cytoplasmique (lipoteichoïques).

Les bactéries Gram-positives nont pas d'espace périplasmique abondant, mais elles peuvent avoir un périplasme, qui contient relativement peu de protéines. Figure 5 : L'enveloppe des bactéries Gram-positives

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7 c. Paroi des bactéries Gram négatives Les parois des bactéries Grain- sont beaucoup plus compliquées que celles des Gram+. La

couche fine de peptidoglycane, adjacente à la membrane cytoplasmique et limitée de part et dautre

par lespace périplasmique. Cet espace contient des enzymes et des protéines périplasmiques (enzymes hydrolytiques, protéines de transport...). La membrane externe est liée à la cellule de deux manières. ವ La première est la lipoprotéine de Braun. ವ Le second mécanisme de liaison fait intervenir de nombreux sites dadhésion unissant la membrane externe et la membrane cytoplasmique Figure 6 : L'enveloppe des bactéries Gram-négatives Les éléments les plus particuliers de la membrane externe sont les lipopolysaccharides (LPS),

ou lipoglycanes ou endotoxines, complexes macromoléculaires qui sont formées de trois parties :

- le lipide A: aide à la stabilisation de la structure membranaire. Il est également toxique, et peux donc agir comme une endotoxine et provoquer certains des symptômes qui apparaissent lors d'infections à bactéries Gram-négatives (actions sur les granulocytes et les cellules épithéliales) - le polysaccharide central ou Core. - la chaîne latérale O ou antigène O: est constituée de quelques sucres particuliers et sa composition varie selon les souches bactériennes. Les chaines latérales O sont facilement reconnues par les anticorps de l'hôte.

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Figure 7 : La structure des lipopolysaccharides

n: 4 à 40, Hep:L-glycerol-D-manno- heptose, KDO:acide 2-keto-3-deoxyoctonique, NAG: N-acetyl-galactosamine, Glc :glucose, Gal: galactose, d. Autres propriétés de la paroi bactérienne * Paroi des archées Les Archées se distinguent par l'absence de muréine dans leur paroi. Ces différences de

composition rendent ces Archées résistantes au lysozyme et aux antibiotiques de type ȕ-lactames.

Seules certaines Archées méthanogènes, dont la paroi ressemble à celle des Bactéries, contiennent

une pseudomuréine, constituée de répétitions de NAG et dacide N-acétyl-talosaminuramique

(NAT), que lon ne trouve que chez ces Archées. * La couche S. Nombre de procaryotes ont à leur surface une couche régulièrement structurée, appelée

couche S. Elle protégerait la cellule contre les fluctuations ioniques, les variations de pH, le stress

osmotique, les enzymes ou la bactérie prédatrice. La couche S aide aussi à maintenir la forme et la

rigidité de certaines bactéries. Elle peut favoriser ladhérence des cellules à des surfaces et enfin, elle

semble protéger certaines bactéries pathogènes contre les défenses de l'hôte et contribuerait donc à

leur virulence.

Chez les bactéries, la couche S est externe à la paroi cellulaire. Cette couche est composée de

protéines et de glycoprotéines. elle est associée à la surface du peptidoglycane chez les bactéries

Gram positives.

Chez les bactéries Gram-négatives, la couche S adhère directement à la membrane externe .

extra-cellulaire intra-cellulaire

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1.2. La membrane cytoplasmique

a. Structure Le modèle de la structure membranaire le mieux accepté est le modèle de la " mosaïque

fluide » de Singer et Nicholson , qui propose que les membranes sont des bicouches lipidiques dans

lesquelles flottent les protéines. Figure 8 : La structure de la membrane cytoplasmique bactérienne. b. Fonctions principales Les membranes sont absolument nécessaires à tous les organismes vivants, elles assurent les interactions des cellules avec leur environnement. Les membranes cytoplasmiques des procaryotes

sont particulièrement importantes étant donné quelles doivent remplir un très grand nombre de rôles

différents.

En plus de contenir le cytoplasme, elle sert aussi de barrière perméable sélective : elle permet

aux ions et aux molécules de passer vers lintérieur ou 1extérieur de la cellule tout en empêchant le

mouvement dautres. La membrane cytoplasmique procaryote est aussi le site dune série de processus

métaboliques essentiels : la respiration, la photosynthèse, la synthèse des lipides et des constituants

de la paroi cellulaire. Enfin, les membranes contiennent des molécules réceptrices spéciales qui permettent à la

bactérie de détecter et de répondre aux substances chimiques présentes dans leur environnement.

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2. Contenu bactérien

2.1. Nucléoïde ou appareil nucléaire

Les procaryotes nont pas de noyau délimité par une enveloppe nucléaire. Le chromosome

procaryote, se trouve dans une région de forme irrégulière appelée le nucléoïde. Les procaryotes

contiennent généralement un cercle unique d'acide désoxyribonucléique (ADN) double brin, mais

certains possèdent un chromosome d'ADN linéaire et d'autres comme Vibrio cholerae ont plus dun chromosome.

2.2. ADN extra-chromosomique

a. Plasmides

Les plasmides ne sont pas présents chez toutes les bactéries. Ils sont très petits soit 1/100ème de la

taille du chromosome. Ces plasmides sont des molécules dADN circulaire qui peuvent être soient

libres soient intégrés au chromosome bactérien et peuvent être aussi échangés entre microbes.

Figure 9 : Le transfert plasmide portant un facteur F

Ils jouent un rôle très important dans la résistance aux antibiotiques, la production des substances

uropathogènes et la production des bactériocines. b. Eléments transposables

Les chromosomes de bactéries, contiennent des séquences d'ADN qui se déplace le long du génome.

Ce déplacement est appelé une transposition. Les séquences d'ADN porteuses des gènes nécessaires

à ce processus et donc capables de se mouvoir le long des chromosomes sont des éléments transposables ou transposons.

2.3. Ribosomes

Les ribosomes des procaryotes sont constitués de 60 % d'ARNr et de 40% de protéines ribosomales

(protéines r) : on y retrouve trois types d'ARNr et 52 protéines. La sous-unité 30 S renferme une molécule d'ARNr 16 S et les protéines S 1 à S 21. La sous-unité 50 S contient un ARNr 5 S, un ARNr 23 S, ainsi que les protéines L 1 à L 34. Les 3 ARNr diffèrent dans leur taille, la séquence de leurs nucléotides et leur structure tridimensionnelle

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3. Structures inconstantes

3.1. Capsules

Certains procaryotes ont une couche supplémentaire à lextérieur de la paroi cellulaire. Cette couche

porte différents noms selon ses caractéristiques. Quand la couche est bien organisée et quelle ne

peut être facilement enlevée, on l'appelle une capsule

Bien que les capsules ne soient pas nécessaires à la croissance des cultures en laboratoire, elles

apportent aux procaryotes plusieurs avantages quand ils se développent dans leurs habitats normaux.

Elles permettent aux bactéries pathogènes de résister à la phagocytose par les cellules phagocytaires

de lhôte. Les capsules contiennent beaucoup deau et peuvent protéger la bactérie contre la dessiccation.

3.2. Glycocalyx

Un glvcocalyx est un réseau de polysaccharides recouvrant la surface des cellules. Ce terme pourrait

comprendre à la fois les capsules et les couches mucoïdes puisquelles sont en général composées de

polysaccharides.

La couche mucoïde est une couche de substance diffuse et non organisée que l'on peut facilement

enlever. Le glycocalyx permet aussi lattachement des bactéries sur des surfaces solides y compris sur des tissus végétaux ou animaux.

3.3. Flagelles

La plupart des procaryotes mobiles se déplacent grâce à des flagelles, qui sont des appendices locomoteurs s'étendant à l'extérieur de la membrane cytoplasmique et de la paroi cellulaire.

Figure 10 : La distribution des flagelles

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12 Les espèces bactériennes se distinguent souvent par le mode de distribution des flagelles

- Les bactéries monotriches (du grec trikhos, cheveu) ont un seul flagelle : sil est situé à

une extrémité, on le dit polaire.

- Les bactéries amphitriches (du grec amphi, des deux côtés) ont un seul flagelle à chaque

extrémité.

- les bactéries lophotriches (du grec lophos, touffe) ont une touffe de flagelles à une ou aux

deux extrémités.

- Les bactéries péritriches (du grec péri, autour): flagelles sont distribués sur toute la surface

a) Ultrastructure flagellaire Le flagelle bactérien se compose de trois parties :

*Le filament est un cylindre creux, rigide, constitué de sous-unités dune protéine appelée la

flagelline dont la masse moléculaire varie de 30 000 à 60 000 Da selon lespèce bactérienne.

*Le crochet est un peu plus large que le filament et fait de différentes sous-unités protéiques.

*Le corps basal est la structure la plus complexe.

Chez E. coli et la plupart des bactéries Gram-négatives, le corps basal a quatre anneaux attachés à un

axe central. - Les anneaux extérieurs L et P sassocient respectivement avec les lipopolysaccharides et lequotesdbs_dbs11.pdfusesText_17

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