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Taxonomie bactérienne

Dr.ChentliA.

12020-2021

Chapitre I

Introduction à la systématique

2

I. Définitions

3

II. Importance de la taxonomie

microorganismes: microorganismes, lesdifférentsorganismes). 4

III. Principes de taxonomie

5

III. Principes de taxonomie

III.1. les unités de classification

‰Rangs taxonomiques

L'unitĠ de base de la classification с l'espğce. Les êtres vivants sont classés selon une classification hiérarchique à 7 rangs: Espèce -Genre -Famille-Ordre-Classe -Phylum -Domaine

Contrairement au domaine des Eucarya, oùplusieurs phylums forment un règne, dans le domaine des Archaeaet Bacteria; il n'y a pas de rğgnes définies

On utilise parfois des échelons intermédiaires: sous-embranchement, sous famille (tribu), sous espèce.

6 Les différents groupes de classification de tout rang sont appelé taxons ͨ De l'espğce au phylum, les caractğres communs sont de moins en moins nombreudž ͩ 8

Exemple

9 10

‰L' espğce bactĠrienne

groupesdesouches. assimilées. 11

III.1. les unités de classification

-Critğres d'espğce ͗

Hybridation ADN/ADN à Tor

Stabilité thermique des hybrides

La détermination du G + C %

toutenouvelleespècebactérienne» 12

‰Souche bactérienne

mèreunique(isolatdeculturepure). numéroaunomdel'espğce(E.coliK12). pardescaractèressecondaires 13

III.1. les unités de classification

-Une espèce comprend donc plusieurs souches qui se différencient par des caractères secondaires

-Des subdiǀisions de l'espğce sont proposĠes par rapport ă diffĠrents caractğres spécifiques :

Biotypes (Biovars) :caractères biochimiques

Les biovarssont des souchesqui se différencient par des moyens biochimiquesde la souche type. Sérotypes(Sérovars) :caractères antigéniques Pathotypes(pathovars) : facteurs de pathogénicité

Lysotypes(Lysovars) :la sensibilité aux phages

Zymotypes(Zymovars) :des capacités enzymatiques Antibiotypes(Antibiovars) :sensibilité aux antibiotiques 14

III. Principes de taxonomie

III.2. la nomenclature bactrienne

Par exemple : Colibacille = nom informel

-E.coliO157 :H7, nom spécialisé. On parlera de l'espğce E. coli du genre Escherichiade la famille des Enterobacteriaceae.

Les noms scientifiques sont des mots latins.

15

III.2. la nomenclature bactrienne

-Règles de formation des noms : On utilise le système binomial du botaniste Carl Von Linné.

Les noms des espèces sont formés d'une combinaison binaire: le premier terme est le nom de genre et le deuxième terme (" une épithète »).

Le genre : écrit en Italique. Avec sa première lettre en majuscule. Après sa première citation dans le tedžte, le nom du genre est abrĠgĠ ă sa premiğre lettre suiǀis d'un point.

L'espğce ͗ écrite en Italique (ou souligné dans les livres et manuscrits). Avec sa première lettre en minuscule. (Escherichia coli ou Escherichia coli)

La famille : féminin, pluriel et se termine par -aceae.

L'ordre:la terminaison "ales»

Les noms des sous-espèces sont formés d'une combinaison ternaire commençant par le nom d'espğce suiǀi par lΖabrĠǀiation " subsp. » (ou ssp.) et d'un troisiğme terme propre ă la sous-espèce (exemple:Pseudomonaschlororaphissubsp.aurantiaca).

L'appartenance d'une souche isolée à un genre, sans précision de l'espèce, est notée du nom du genre suivi de sp. (species) tant que l'isolat n'est pas identifié à une espèce.

16

III. Principes de taxonomie

III.3. les systèmes de classification

¾Avant 1960 : La taxonomie classique basĠe sur l'Ġtude des caractères morphologiques et structuraux des bactéries ainsi que sur le profil métabolique.

Insuffisante car ces caractères phénotypiques ne traduisent qu'une faible proportion du génome

17

III. Principes de taxonomie

III.3. les systèmes de classification

Il existe deux grands types:

‰Classification artificielle

‰Classification naturelle

18

III. Principes de taxonomie

III.3. les systèmes de classification

‰Classification artificielle

‰Classification naturelle

Arrange les organismes en groupes dont les membres ont en commun de nombreuses caractéristiques (un max de critères).

-Reflète autant que possible la nature biologique des organismes. Il existe deux méthodes (approches) différentes:

Phénétique(classification phénotypique)

-Groupe les organismes suivant la similitude de leurs caractères phénotypiques. Phylogénique (classification phylogénétique)

-Groupe les organismes selon des relations évolutives. Utilise sur des caractères génétiques.

Elle est Basée sur les marqueurs moléculaires pour leur grande stabilité évolutive /faible variabilité.

19

La classification actuelle des bactéries et archaebactéries est naturelle (basée sur les données

III. Principes de taxonomie

III.4. Méthodes de taxonomie

Taxonomie phénotypique

Taxonomie numérique

Taxonomie génotypique

20

Taxonomie phénotypique

L'identification de l'espğce repose sur la comparaison de diǀers caractğres -Aspect macroscopique des colonies ;

-Conditions de culture (type trophique, type respiratoire, température optimale, pH optimal, besoins

-Lysotypie(sensibilité aux phages) ; -Antibiotypie(sensibilité aux antibiotiques). 21

‰Limites de la classification phénotypique

22

-La forme peut varier en fonction du milieu de culture et peut être parfois difficile à définir

-Caractères utilisés peu nombreux (une centaine au maximum) par rapport au nombre de gènes habituellement

-Les caractères étudiés peuvent être absents notamment chez les bactéries mutantes. Edž ͗ edžistence de souches d'

E.colilactose -.

-Les techniques phénotypiques ne sont pas adaptées au diagnostic des bactéries viables mais non cultivables

-La ǀariation de la taille de l'inoculum et la durĠe d'incubation

-Choix des critères subjectifs(Ex. bactéries àintérêt biomédical par rapport àcelles de l'enǀironnement)

-Expression différente des caractères phénotypiques selon la température, la composition du milieu de culture

Edž. Les bactĠries Gram н ągĠes prennent l'aspect des G-(Bacillussubtilis) 23

Taxonomie numérique

physiologiques,biochimiques,"). 24
caractères). Exemple simplifié de taxonomie numérique: matrice de données (6 souches, 20 caractères)

Traitementdes résultats

Taxonomie numérique

25

¾(prog:cluster analysis)

Pour estimer la ressemblance entre 2 souches i et j:

Coefficient de Jaccard-Sneath:

S (i,j) = coefficient de similitude entre i et j (varie de 0 à 1) Na = nombre de caractères positifs chez i et chez j Nb = nombre de caractères différents chez i et j.

Ex: S (S5, S6) = 4 / (4+10) = 4 / 14 = 0,3

26

Taxonomie numérique

¾Un dendrogramme résulte de cette analyse taxonomique. Sij Sij 27

Taxonomie numérique

Dendrogramme, de quelques espèces du genre Bacilluset de genres apparentés.28

ƒLimites

bactérie. -Cela entraine un codage des résultats. 29

III.5.3. Taxonomie moléculaire

Leprincipe:

génomique apparentés. 30

‰Coefficient de G+C %

‰ARNr16S.

Taxonomie moléculaire

31
(A+G)/ (C+T) = 1

A/T = 1 et C/G =1

pyrimidine soit: 32

Taxonomie génotypique

Coefficient de G+C %(Coefficient de Chargaff)

G+C % différents = Espèces différentes

ƒ0MLV OH ŃRQPUMLUH Q·HVP SMV IRUŃpPHQP YUML GHV HVSqŃHV différentes peuvent avoir des G+C % identiques = Ordre des bases différent

Souches ayant des variations de :

G+C % 3% (même espèce)

33

Coefficient de G+C %

Le GCй est dĠterminĠ par mesure de la tempĠrature de fusion Tm de l'ADN T°C élevées = Rupture des liaisons hydrogènes = Dénaturation

GH O·$G1

Max de DO à 260 nm est atteint quand la séparation des deux brins est totale = Effet hyperchrome La T°C de demi-dénaturation TmŃRUUHVSRQG j OM ñ GH O·HIIHP O\SHUŃOURPH IM ñ GH O·$G1 HQ VROXPLRQ GpQMPXUp

La Tm dépend du nombre de paire G-C

(G-C = Tm ) Tm est spécifique de chaque ADN car leur contenu en G-C 34
La détermination du GC% permet de regrouper des souches pour des études complémentaires (hybridation ADN/ADN). 35

Hybridation

+\NULGMPLRQ UHQMPXUMPLRQ GH O·$G1 associationbrins monocaténaires = ADN bicaténaire(si les séquences de bases sont complémentaires= homologues) ƒDénaturation in vitro :ADN bicaténaire dénaturé en solution (T°Célevée) ƒRenaturationin vitro : réapariement des 2brins ADN (refroidissement ) ƒ0pOMQJH G·ADNsmonobrins dénaturés de souche A + souche B: peuvent

V·O\NULGHU

ƒDansOH PLOLHX G·O\NULGMPLRQ SHXP VH IRUPHU GHV homoduplex(A*A) et/ou hétéroduplex(A*B) ƒRadioactivité sur une souche (ADN hybridé avec un seul brin marqué).

Taxonomie génotypique

36

‰Remarques

IM ŃRPSOpPHQPMULPp GpSHQG GH O·ORPRORJLH GHV VpTXHQŃHV GH bases des brins des hybrides hétérologues.

Hybridation complète des brins ADN hétérologues (même espèce)

Hybridation partielle (espèces apparentées)

37
38

Hybridation ADN/ADN en milieu liquide 39

Ide Identification des hétéroduplex sonde -cible après capture sur un support solide 40

Stabilité thermique des hybrides

La spécificité des hybrides est estimée par la mesure de la stabilité thermique. La stabilité des hybrides est donnée par la T°C de demi-dénaturation Tm(e)

D0 GH O·O\NULGH HVP GpQMPXUp

ƒAugmenter la température > Torpour avoir que 50% de

GpQMPXUMPLRQ GH O·O\NULGHB

ƒI·O\NULGH TXL j OM 7P OM Ą JUMQGH HVP O·O\NULGH OH Ą VPMNOH ƒĄ 7PH OM GLIIpUHQŃH GH VPMNLOLPp POHUPLTXH HQPUH OHV 2 O\NULGHV (hétéroduplex reconstitué et homoduplexde la référence).

Ą5°C (même espèce)

n.b. La stabilité thermique est directement corrélée avec le % de bases non appariées. (environ 1% de bases

non appariées pour un ĄTm de 1°C) .

Taxonomie génotypique

41

LIMITES :

Techniques lourdes et délicates à réaliser

Taxonomie génotypique

42

Séquençage des ARNr16S

ARNm²ARNt²ARNr

I·ARNtHP O·ARNm: non utilisés car non significatif /instables ¾Séquençage comparatif des nucléotides des ARNrou de leur gènes

ŃRGMQPV GMQV O·$G1

Pourquoi ARNr?

Ubiquiste+ stabilité évolutive+ des séquences identiques chez tous les organismes vivants+ abondant dans la cellule ,facilement purifiable+

Fiabilité et rapidité de leur analyse.

Taxonomie génotypique

43
‰ARN 16S : marqueur taxonomique moléculaire le +utilisé:

‰Programmesdecomparaison:FASTAetBLAST

‰La tendance actuelle: travailler sur le gène correspondant.

I·MPSOLILŃMPLRQ SMU 3F5 SUpVHQPH XQ LQPpUrP SRXU OH GLMJQRVPLŃ GH NMŃPpULHV non cultivées.44

45
46
47
48
49

Arbre phylogénétique universel du vivant

Cette reprĠsentation simplifiĠe a ĠtĠ Ġtablie ă partir de l'Ġtude comparatiǀe des ARNr16S et 18S.

Source : Jean-Claude CALLEN, Biologie Cellulaire, Dunod, 199950

Séquençage des ARNr16S

Taxonomie génotypique

2 espèces peuvent avoir des séquences ARNr16S très proches et être

cependant très différentes par hybridation ADN/ADN. Ex : Aeromonastrotaet A. caviae(99.9% de similitude pour ARNr16S et

30% de similitude SRXU O·O\NULGMPLRQ $G1C$G1

%homologie > 97%, le placement de 2 souches dans une même espèce ou 51

¾Définitionespèce:

phylogénétiquement(genomospecies Ń·HVP OH UMVVHPNOHPHQP GH souches ayant:

·O\NULGMPLRQ $G1C$G1 !70 HP Tm <5°C.

‰polyphasique;

1)Approchenumériquephénotypique

2)Approche génotypique

" pas de démarche universelle/ objectif: déterminer de manière la plus fiable une souche bactérienne ».

La démarche diagnostique GRLP GRQŃ PHQLU ŃRPSPH GHV ŃULPqUHV GH ŃOMTXH PpPORGRORJLH UMSLGLPp VSpŃLILŃLPp VHQVLNLOLPpBB HP V·RUJMQLVHU selon la

52
53

Identification des bactéries

ƒApproche dichotomique

ƒApproche probabiliste en utilisant un logiciel informatique

ƒCodage API

Obtenir une culture pure de la souche à identifier . Une démarche de comparaison: se référer à un model 54

Identification par approche dichotomique

Limites: identification présomptive et non confirmative

Choix et ordre des tests déterminants

Résultats incertains/douteux non pris en compte: erreur de lecturefausse identification 55
Les méthodes traditionnelles reposent sur des schémas dichotomiques. Les caractères biochimiques sont hiérarchisés par une attribution arbitraire de poids. discipline. 56

Ces clés sont

établies en se

basant sur les informations que donne la 9ème

édition du

" manual of determinative bacteriology»

1994, sur les

caractères phénotypiques des groupes bactériens. 57
Selon manualof determinative bacteriology»

9ème édition

1994.58

Edžemple tests d' orientation

59

Système API

Versionminiaturiséeetstandardisée.

Avantages

importants»pourlacaractérisation. -Limiterlavariabilitétechnique. -Utilisationsimple. 60

6HORQ OH P\SH GH JMOHULH O·LQRŃXOXP HP OH PLOLHX GH VXVSHQVLRQ YMULHB

61

Exemple : LA GALERIE API 20E

1-Présentation de la galerie

Galerie de 20 microtubes

cupule microtube contenant le milieu déshydraté La suspension bactérienne introduite dans le tube dissout les substrats déshydratésquotesdbs_dbs42.pdfusesText_42

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