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Université Paris-VI

Bactériologie

DCEM1

2002 - 2003

Service de Bactériologie

Mise à jour : 24 mars 2003

2/122Bactériologie - Service de Bactériologie 2002 - 2003

Table des matières

2002 - 2003 Bactériologie - Service de Bactériologie3/122

Table des matières

3Table des matières

9Chapitre 1 : Anatomie fonctionnelle des bactéries

91.1 La découverte du monde bactérien

91.2 L'anatomie des bactéries

101.2.1 L'appareil nucléaire des bactéries

111.2.2 L'ADN extra-chromosomique

121.2.3 Le cytoplasme bactérien

121.2.4 La membrane cytoplasmique

131.2.5 La paroi bactérienne

161.2.6 Structures inconstantes

19Chapitre 2 : Génétique bactérienne

192.1 Variations génétiques par mutation

192.1.1 Caractères de la mutation bactérienne

222.1.2 La mutation à l'échelon moléculaire

222.2 Les variations génétiques par transfert de matériel génétique

232.2.1 La transformation

242.2.2 La conjugaison

252.2.3 Les plasmides

262.2.4 La transposition - Les transposons

272.2.5 La transduction

29Chapitre 3 : Staphylocoques

293.1 Définition

293.2 Historique

293.3 Habitat

293.4 Pouvoir pathogène

293.4.1 Caractères généraux

303.4.2 Infections staphylococciques

313.5 Etude bactériologique

313.5.1 Microscope

313.5.2 Culture

313.5.3 Caractères biochimiques

323.5.4 Facteurs de virulence de physiopathologie

343.6 Diagnostic bactériologique

353.7 Les bases du traitement

Table des matières

4/122Bactériologie - Service de Bactériologie 2002 - 2003

353.7.1 Traitement préventif

353.7.2 Traitement curatif

37Chapitre 4 : Les streptocoques, entérocoques et pneumocoques

374.1 Les streptocoques

374.1.1 Historique

374.1.2 Habitat

384.1.3 Pouvoir pathogène

394.1.4 Etude bactériologique

404.1.5 Diagnostic bactériologique

414.1.6 Traitement

424.2 Les entérocoques

424.3 Le pneumocoque

424.3.1 Définition

424.3.2 Habitat

424.3.3 Pouvoir pathogène naturel

434.3.4 Etude bactériologique

444.3.5 Diagnoctic bactériologique

454.3.6 Traitement

454.4 Bibliographie

47Chapitre 5 : Les neisseria

475.1 Nesséria méningitidis

475.1.1 Habitat

475.1.2 Epidémiologie et pouvoir pathogène

485.1.3 Etude bactériologique

495.1.4 Diagnostic bactériologique

495.1.5 Traitement

505.2 Neisseria gonorrhoeae

505.2.1 Habitat

505.2.2 Pouvoir pathogène

515.2.3 Etude bactériologique

525.2.4 Diagnostic bactériologique

535.2.5 Traitement

545.3 Réferences

55Chapitre 6 : Les bacilles à gram positif non sporules

556.1 Corynebactérium diphteriae

556.1.1 Historique

556.1.2 Habitat

566.1.3 Pouvoir pathogène

566.1.4 Bactériologie

Table des matières

2002 - 2003 Bactériologie - Service de Bactériologie5/122

576.1.5 Diagnostic bactériologique

576.1.6 Traitement

586.2 Listéria monocytogènes

586.2.1 Habitat

596.2.2 Facteurs de virulence et physiopathologie

596.2.3 Pouvoir pathogène

606.2.4 Caractères bactériologiques et antigéniques

606.2.5 Diagnostic bactériologique

606.2.6 Traitement

61Chapitre 7 : Entérobactéries et autres bacilles à gram négatif non

exigeants

617.1 Les entérobactéries

617.1.1 Caractères généraux et classification des entérobactéries

637.1.2 Salmonella

667.1.3 Shigella

677.1.4 Yersinia

697.1.5 Escherichia coli

717.1.6 Autres entérobactéries commensales

727.1.7 Entérobactéries saprophytes

727.2 Les autres bacilles à gram négatif aerobies non exigeants

727.2.1 Les bacilles à gram négatif des genres pseudomonas et acinetobacter

737.2.2 Vibrio cholerae

77Chapitre 8 : Les bacilles a gram positif sporules

778.1 Bacilles aerobies sporules

778.1.1 Bacillus anthracis

798.2 Bacilles anaérobies sporules

798.2.1 Caractères généraux des bactéries du genre clostridium

808.2.2 Clostridium botulinum

828.2.3 Clostridium tétani

848.2.4 Clostridia de la gangrène gazeuse

858.2.5 Les colites pseudomembraneuses provoquées par les clostridia

87Chapitre 9 : Les bacilles à gram négatif hémophiles ou exigeants

879.1 Genre géemophilus

879.1.1 Caractères généraux

879.1.2 Haémophilus influenzae

899.1.3 Autres haemophilus

909.2 Genre bordetella

909.2.1 Bordetella pertussis

929.3 Genre brucella

Table des matières

6/122Bactériologie - Service de Bactériologie 2002 - 2003

929.3.1 Définition

929.3.2 Habitat

929.3.3 Pouvoir pathogène naturel

929.3.4 Diagnostic

939.3.5 Traitement

95Chapitre 10 : La flore microbienne normale de l'organisme

97Chapitre 11 : Les spirochetes

9711.1 Genre treponema

9711.1.1 La maladie syphilitique

9911.1.2 Bactériologie

10011.1.3 Diagnostic biologique

10111.1.4 Traitement

10211.2 Borrelia

10211.3 Les leptospira

103Chapitre 12 : Mycobactéries

10312.1 Mycobacterium tuberculosis

10312.1.1 Historique

10312.1.2 Habitat

10412.1.3 Pouvoir pathogène

10412.1.4 Etude bactériologique

10612.1.5 Pouvoir pathogène expérimental. Le phénomène de Koch

10612.1.6 Diagnostic bactériologique

10712.1.7 Traitement

10812.2 Mycobacterium bovis

10812.3 Mycobacterium africanum

10812.4 Mycobactéries atypiques

10912.5 Mycobactérium leprae

111Chapitre 13 : Les rickettsia et bactéries voisines

11113.1 Définition

11113.2 Historique

11213.3 Bactériologie

11213.3.1 Les rickettsia : classification

11313.3.2 Les caractères généraux des rickettsies

11413.4 Pouvoir pathogène chez l'homme

11413.4.1 Bases du pouvoir pathogène

11413.4.2 Les différentes rickettsioses humaines

11713.5 Diagnostic des rickettsioses

Table des matières

2002 - 2003 Bactériologie - Service de Bactériologie7/122

11713.6 Traitement des rickettsioses

119Chapitre 14 : Les chlamydia

11914.1 Caractères généraux des chlamydia

11914.2 Chlamydia trachomatis

12014.2.1 Le trachome

12014.2.2 Les infections génitales ou sexuellement transmissibles

12014.2.3 Lymphogranulomatose vénérienne ou maladie de Nicolas et Favre

12014.2.4 Diagnostic bactériologique

12114.2.5 Traitement

12114.3 Chlamydia psittaci

12114.3.1 Le réservoir de germes

12114.3.2 Le pouvoir pathogène

12114.3.3 Diagnostique bactériologique

12114.3.4 Traitement

12214.4 Chlamydia pneumoniae

12214.4.1 Réservoir de germes

12214.4.2 Pouvoir pathogène

12214.4.3 Diagnostic bactériologique

12214.4.4 Traitement

Table des matières

8/122Bactériologie - Service de Bactériologie 2002 - 2003

Anatomie fonctionnelle des bactéries

2002 - 2003 Bactériologie - Service de Bactériologie9/122

Chapitre 1

Anatomie fonctionnelle des

bactéries

1.1 La découverte du monde bactérien

Anton VAN LEEUWENHOEK (1632-1723), drapier hollandais et grand amateur de loupes et ins- truments d'optique, découvre et décrit entre 1674 et 1687 le monde microbien (" les

animalcules »). Mais celui-ci n'est véritablement reconnu qu'à partir du milieu du XIXe siècle à la

suite des travaux de Louis PASTEUR et de ses élèves. En 1866, HAECKEL crée le terme de protistes pour désigner, entre le monde animal et le monde

végétal, les êtres unicellulaires et les êtres pluricellulaires sans tissus différenciés. Les protistes

sont classés en deux catégories :

• Les protistes supérieurs ou eucaryotes qui possèdent un noyau entouré d'une membrane, des

chromosomes, un appareil de mitose et une structure cellulaire complexe (mitochondries no- tamment). • Les protistes inférieurs ou procaryotes qui ont un chromosome unique sans membrane nu-

cléaire et sans appareil de mitose, et une structure cellulaire élémentaire (pas de mitochon-

dries). Les bactéries font partie des protistes procaryotes.

En 1878, SEDILLOT crée le terme de microbes parmi lesquels on distinguera ensuite les bactéries

proprement dites et les virus. Le terme virus, qui au début désignait tout agent infectieux, est main-

tenant réservé à la catégorie bien particulière de microbes qui ne possèdent qu'un seul type d'acide

nucléique et qui sont incapables d'assurer à eux-seuls la synthèse de leurs propres constituants.

Seule l'expression " réservoir de virus » a gardé un sens général : elle signifie réservoir de germes

(de microbes) sans préjuger de la nature exacte du germe (du microbe) en question.

1.2 L'anatomie des bactéries

Les bactéries sont des êtres unicellulaires qui possèdent les éléments essentiels à la vie cellulaire.

Anatomie fonctionnelle des bactéries

10/122Bactériologie - Service de Bactériologie 2002 - 2003

Leur taille varie de 1 à 10 microns (m). Elles ne sont donc visibles qu'au microscope optique (10 3 ) ou au microscope électronique (10 6 ). Elles peuvent être désintégrées par divers procédés

physiques et chimiques, ce qui permet d'étudier les constituants bactériens ainsi libérés.

Quelques chiffres concernant une bactérie-type, Escherichia coli:

Poids d'une cellule : 10

-12 g

Eau : 70 %

Poids sec d'une cellule : 3 10

-13 g Proportion du poids sec : protéines 55 %, lipides 10 %, lipopolysaccharides (LPS) 3 %, peptido- glycane 3 %, ribosomes 40 %, ARN 20 %, ADN 3 %.

1.2.1 L'appareil nucléaire des bactéries

Comme tous les protistes procaryotes, les bactéries possèdent un appareil nucléaire constitué d'aci-

de desoxyribonucléique (ADN) qui est le support de l'information génétique.

L'ADN chromosomique est constitué d'une double hélice d'ADN circulaire. Cette double hélice est

pelotonnée, surenroulée dans le cytoplasme grâce à l'action des topoisomérases (au nombre de 4

chez les bactéries). Déplié, le chromosome bactérien a près de 1 mm de long (1000 fois la longueur

de la bactérie) et 3 à 5 nanomètres de large.

Les deux chaînes de nucléotides se répliquent selon le schéma de Watson et Crick, chaque chaîne

assurant la réplication de la chaîne complémentaire selon un mode semi-conservatif.

L'analyse chimique de l'appareil nucléaire indique qu'il est composé à 80 % d'ADN (le chromoso-

me), à 10 % d'acide ribonucléique ou ARN (rôle de structuration) et à 10 % de protéines. Ces der-

nières sont représentées en particulier par les ADN polymérases qui copient les doubles brins

d'ADN, les topoisomérases, surtout les ADN gyrases, qui les déroulent pour permettre l'action des

polymérases, et des ARN polymérases qui assurent la synthèse des divers ARN.

Les constituants de l'appareil nucléaire sont la cible d'action de plusieurs antibiotiques : les quino-

lones inhibent les topoisomérases et les rifamycines inhibent les ARN polymérases, tandis que les

nitromidazolés entraînent la fragmentation de l'ADN chez les anaérobies stricts.

Anatomie fonctionnelle des bactéries

2002 - 2003 Bactériologie - Service de Bactériologie11/122Tableau 1 Cible d'action des principaux antibiotiques

1.2.2 L'ADN extra-chromosomique

A côté du chromosome, support de l'hérédité, la bactérie peut contenir des éléments génétiques

(ADN) de petite taille (0,5 à 5 % du chromosome bactérien), extra-chromosomiques. Ces éléments,

appelés plasmides, ne sont pas indispensables à la vie de la bactérie dans les conditions habituelles

de croissance. Ils se répliquent indépendamment et en général plus rapidement que le chromosome

bactérien. On les détecte lorsque les gènes qu'ils transportent confèrent à la bactérie de nouvelles

propriétés (cf. chapitre " Génétique bactérienne » page 19). Les plus connus de ces plasmides sont

les suivants :

1.2.2.1 Le facteur sexuel ou facteur F

Le facteur sexuel ou facteur F assure le transfert de fragments de chromosome bactérien par con- jugaison (appariement de deux bactéries).

1.2.2.2 Les plasmides de résistance aux antibiotiques (ou facteurs R)

Ils portent des gènes qui confèrent aux bactéries la résistance à divers antibiotiques. Au contraire

de la résistance conférée par une mutation chromosomique, la résistance conférée par un plasmide

peut concerner des antibiotiques appartenant à plusieurs familles si le plasmide porte plusieurs gè-

nes de résistance. La résistance codée par les gènes plasmidiques est souvent liée à la production

Antibiotiques à activité principalement bactéricide Antibiotiques à activité principalement

bactériostatique

Classe Cible bactérienne

d'actionClasse Cible bactérienne d'action

1. Betalactamines

Ex. : pénicillines

céphalosporines

2. Aminosides

Ex. : streptomycine

gentamicine

3. Polymyxines

Ex. : colimycine

4. Rifamycines

Ex. : rifampicine

5. Quinolones

Ex. : A.nalidixique

ciprofloxacineparoi (peptidiglycane) ribosome membrane cytoplasmique

ARN polymérase

ADN gyrase1. Phénicols

Ex. : chloramphénicol

thiophénicol

2. Cyclines

Ex. : tétracycline

doxycycline

3. Macrolides

et apparentés

Ex. : érythromycine

pristinamycine

4. Sulfamides

et apparentés

Ex. : cotrimoxazole

5. Nitroimidazolés

Ex. métronidazoleribosome

ribosome ribosome synthèse des acides nucléiques

Acides nucléiques

Anatomie fonctionnelle des bactéries

12/122Bactériologie - Service de Bactériologie 2002 - 2003

d'enzymes qui inactivent les antibiotiques. Par exemple des plasmides de résistance très fréquents

chez les staphylocoques portent un gène qui code pour la production d'une pénicillinase qui inac-

tive la pénicilline G et les pénicillines du groupe A (ampicilline) ce qui rend la bactérie résistante

à ces pénicillines (idem chez E.coli, gonocoque,...). Les gènes peuvent être organisés dans le plas-

mide au sein de transposons (cf. chapitre " Génétique bactérienne » page 19).

1.2.2.3 Les autres plasmides

Certains plasmides sont responsables de la virulence (ex. : production de toxines), de la résistance

aux antiseptiques, du métabolisme de certains composés (lactose, lysine, etc...), et de la dégrada-

tion de substances, par exemple le toluène, l'octane et l'acide salicylique.

1.2.3 Le cytoplasme bactérien

La structure du cytoplasme bactérien est beaucoup plus simple que celle du cytoplasme des cellules

eucaryotes. Le cytoplasme ne contient pas en effet de mitochondries : les enzymes transporteurs

d'électrons sont localisés dans la membrane cytoplasmique. En revanche, il est particulièrement ri-

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