COURS L2 09/02/2015

LE MONDE DES AGENTS INFECTIEUX

Didier Raoult Marseille - France

didier.raoult@gmail.com www.mediterranee-infection.com

LE MONDE DES AGENTS INFECTIEUX

Les agents

Leur mode de vie

Leur génétique

Antibiotiques et probiotiques

Aiguë

Chronique

Pathogènes

Commensaux

Définitions

Historique

2

AGENTS INFECTIEUX Virus Bactéries Archées - Microsporidies - Protistes Eucaryotes - Champignons - Helminthes - Arthropodes Prions

3

Figure 1: Progrès réalisés en microbiologie de 1979 à 2012 grâce au développement des nouvelles technologies. a) l'axe des ordonnées gauche se réfère au nombre cumulatif d'espèces bactériennes avec noms validement publiés (courbe verte) ; le droit à l'axe des ordonnées se réfère au nombre cumulatif de séquençage des génomes bactériens (violet) et séquencé les génomes viraux (bleu) ; b) l'axe des ordonnées gauche fait référence aux numéros d'articles contenant « métagénome » comme mot clé (rouge) et du portail « microbiote » comme mot-clé (gris) ; l'axe des ordonnées à droite désigne les numéros des articles contenant « MALDI-TOF » et « clinical microbiology » comme mots clés (orange).

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

Numbers of bacteria with validly published names

Numbers of sequenced bacterial genomes

Numbers of sequenced viral genomes

a

0

20

40

60

80

100

120

0

500

1000

1500

2000

2500

Numbers of articles on metagenome

Numbers of articles on microbiota

Numbers of articles on MALDI - TOF applications in clinical microbiology

b

4

LES GÈNES ÉGOÏSTES

Virus Plasmide Bactériophages Transposons

5

La gamme des tailles pour les organismes procaryotes, par rapport à d'autres organismes ou biomolécules

6

PRE-MICROBIOLOGIE L'existence de la vie microbiologique invisible a été postulée par le Jaïnisme, qui est basé sur les enseignements de Mahavira dès le 6ème siècle avant notre ère. La première idée connue pour indiquer la possibilité de propagation de maladies par les organismes invisibles était celle de l'érudit romain Varron Marcus Terentius dans un livre du 1er siècle avant JC sur l'agriculture. En 1020, Abū Alī ibn Sīnā (Avicenne) postule que la tuberculose ainsi que d’autres maladies peuvent être contagieuses. En 1546, Girolamo Fracastoro propose ???? Anton Van Leeuwenhoek été l'un des premiers à observer les micro-organismes. Lazzaro Spallanzani a trouvé que le bouillon stériliserait les micro-organismes. Louis Pasteur a élargi les recherches de Spallanzani. En 1876, Robert Koch établit que les microbes peuvent causer des maladies.

7

Louis Pasteur a démontré en 1859 que le processus de fermentation est causé par le développement de microorganismes, et que cette croissance n’est pas due à une génération spontannée. Les Levures et les moisissures, communément associées à la fermentation, ne sont pas des bactéries mais plutôt des champignons.) Avec son contemporain Robert Koch, Pasteur était un des premiers défenseurs de la théorie des germes pour les maladies. Robert Koch a été un pionnier en microbiologie médicale et a travaillé sur le choléra, l'anthrax et la tuberculose. Dans sa recherche sur la tuberculose, Koch a finalement prouvé la théorie des germes, pour lequel il a reçu le prix Nobel en 1905. Dans les postulats de Koch, il a établi des critères pour vérifier si un micro-organisme est la cause d'une maladie, et ces postulats sont encore utilisés aujourd'hui.

8

MICRO-ORGANISME

Le microorganisme ou microbe est un organisme vivant microscopique. Généralement invisible à l'œil nu, il ne peut être observé qu'à l'aide d'un microscope. Les bactéries, les champignons, les archéobactéries, et les protistes ; des plantes microscopiques (appelées algues vertes) ; et des animaux tel que le plancton, les planaires et l'amibe. Le mot microbe est introduit par le chirurgien français Charles Sédillot en 1878. Au XVII° Antoine van Leeuwenhoek observe les micro-organismes : globules du sang , à l'aide d'un microscope de sa conception. Au XIXe siècle, Agostino Bassi découvre la maladie des vers à soie.

9

Les procaryotes sont des organismes dépourvus de noyau cellulaire ainsi que des organites liés à la membrane. Ils sont presque toujours unicellulaires, bien que certaines espèces telles que les myxobactéries peut se regrouper en structures complexes au cours de leur cycle de vie. Composé de deux domaines, les bactéries et les archées, les procaryotes sont le groupe le plus diversifié et abondant des organismes sur la Terre et habitent pratiquement tous des environnements où de l'eau liquide est disponible et où la température est inférieure à +140 °C. Ils se trouvent dans l'eau de mer, le sol, l’air, les voies gastro-intestinales des animaux, les sources chaudes, et même les profondeurs de la croûte terrestre dans les roches. Pratiquement toutes les surfaces qui n'ont pas été spécialement stérilisées sont couvertes par des procaryotes. Le nombre de procaryotes de la Terre est estimé à près de cinq millions de trillions de trillions, soit 5 × 1030, ce qui représente au moins la moitié de la biomasse sur Terre.

Définition de Chatton 1925

PROKARYOTES

10

JA. Fuerst. Intracellular Compartmentation in Planctomycetes. Ann. Rev Microbiol. 2005;59:299-328.

Il existe des bactéries qui ont un noyau et des histones.

Les définitions des Eukaryotes, Prokaryotes sont fausses.

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3 domaines basés sur le ribosome

NATURE|Vol 441|18 May 2006 ESSAY

Time for a change Prokaryote: gene-sequence comparisons show the tree of life consists of bacteria, eukarya and archaea. The use of the term ‘prokaryote’ fails to recognize that an idea about life’s origins has been proved wrong.

Norman R. Pace

C.Woese 1975 creater the 3 domains « Time for a change»

12

Abre de l’évolution montrant l’ancêtre commun des 3 domaines de la vie. Les bactéries sont colorées en bleu, les eukaryotes en rouge, et les archées en vert. Les positions relatives des phyla sont montrées autour de l’arbre. 13

500 million

TIME SCALE

4 billion years

2 billion years

1 billion years

50 million years

1 million years

400.000 years

10.000 years

80%

40%

20%

1-2%

0.02%

alpha - proteoabacteria

Rickettsiales 24%

Mitochondria

Rickettsia spp.

vertebrates

Orientia spp. R. conorii R. prowazekii

16S rRNA divergence

Actinobacteria Mycobacteria

M. tuberculosis M. leprae

eukaryotes

2 billion

1 billion

multicellular eukaryotes

4 billion

50 million

mammals

1 million Apes/ monkeys

Chimpanzee Bonobo Gorilla

TIME SCALE

Human

protoeukaryotes

5 million

10.000

400.000

500 million

62% 50%

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A peu près toutes les bacteries sont invisibles à l'oeil nu, à quelques exceptions près extrêmement rares, telles que Thiomargarita namibiensis. Il leur manque les organites liés à la membrane, elles peuvent fonctionner et se reproduire comme des cellules individuelles, mais sont le plus souvent agrégées dans des colonies. Leurs génome est habituellement une seule boucle d'ADN, mais ils peuvent également héberger de petits morceaux d'ADN appelés plasmides. Ces plasmides peuvent être transférés entre les cellules par conjugaison bactérienne. Les bactéries sont entourées par une paroi cellulaire, ce qui fournit une résistance et une rigidité à leurs cellules. Elles se reproduisent par scissiparité ou parfois par bourgeonnement, mais ne connaissent pas de reproduction sexuée. Certaines espèces forment des spores extrêmement résistantes, mais pour les bactéries il s'agit d'un mécanisme de survie, pas de reproduction. Dans des conditions optimales les bactéries peuvent se développer très rapidement et peuvent doubler leur nombre toutes les 10 minutes.

BACTÉRIES

Staphylococcus aureus grossie environ 10 000x

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MORPHOLOGIE

Bacteria display many cell morphologies and arrangements 16

CLASSIFICATION DES BACTÉRIES

MORPHOLOGIE - Gram + - Gram – - Mycobacterie - Intracellulaires - Spirochètes FORME Coques/ bacilles/ spirochètes RESPIRATION Anaerobie, minaerophile, anaerobies extremophiles

17

18

Article:

Premiers résultats: Initiallement, 483 100 échantillons sont collectés. Après les premières suppressions et la sélection de la période d'étude : 296 795 échantillons (avec des bactéries aussi bien identifiés ou non identifiés, base de données entière trieev2) Certaines bactéries non identifiés n'ont le même nom d'identification pour le Maldi-tof et la PCR. C'était un problème pour combler le vide de la colonne d'identification définitive. Lorsque cela se produit, nous avons gardé l'identification de PCR 16 s en priorité, puis l'identification de la PCR rpob et, enfin, l'identification de Maldi-Tof. Après toutes les suppressions (BLS, nom incorrect...) et la suppression des doublons, nous avons enfin 974 249 échantillons : - 1 332 nouvelles identifications (non identifiés ou mal identifiés) - 248 642 venant de méthodes d'identification systématique (Vitek/API or MALDI-TOF)

Total Per year Per month Per day

Patients 82 998 8 300 692 23

Samples 249 974 24 997 2 083 69

Nombre d'échantillons et de patients pour l'étude de 10 ans, chaque année, par mois et par jour

Il représente environ 3 échantillons par patient!!

18

19

Top 50 des plus fréquentes isolé bien identifiés les bactéries pendant 10 ans (plus de 300 fois par an). Il représente environ 96 % des bactéries isolées 974 249

Premiers résultats:

Article:

Top 50 des bactéries identifiées pour l'étude de 10 ans

Sélection de la période de 10 ans, l'utilisation de la fonction nb.si, la suppression des doublons, basé sur le nom de la bactérie et la sélection du top 50

Méthode:

Others

Staphylococcus aureus

Escherichia coli Pseudomonas aeruginosa

Staphylococcus epidermidis

Klebsiella pneumoniae

Enterococcus faecalis

Enterobacter cloacae

Proteus mirabilis

Streptococcus agalactiae (B group)

Enterobacter aerogenes

Haemophilus influenzae

Streptococcus pneumoniae

Klebsiella oxytoca Serratia marcescens

Acinetobacter baumannii Stenotrophomonas maltophilia Staphylococcus

haemolyticus

Mycobacterium tuberculosis

Citrobacter koseri Morganella morganii

1360 Enterococcus

faecium

953

887

856

840

Staphylococcus warneri

598

578 539 536

448

352

317

316

293

287

283

277

268

266

261

245

242 234 231

223

16462

19

PHYLOGÉNIE

Firmicutes Protéobactéries Bactéroidetes Actinobactéries Spirochètes Chlamydia

20

Maintenant 500/an ! 21

22

Les bactéries fonctionnent souvent comme des agrégats multicellulaires appelés biofilms, échangeant une variété de signaux moléculaires pour la communication inter-cellulaire, et s'engageant dans un comportement multicellulaire coordonné.

Les avantages communs de coopération multicellulaire incluent une division cellulaire du travail, un accès aux ressources qui ne peuvent être efficacement utilisés par les cellules simples, une défense collective contre les antagonistes, et l'optimisation de la survie de la population par la différenciation en types cellulaires distincts. Par exemple, les bactéries dans les biofilms peuvent avoir une résistance aux agents antibactériens plus de 500 fois plus grande que chaque bactérie «planctoniques» de la même espèce.

Un des types de communication inter-cellulaire par signal moléculaire est appelé quorum sensing, et sert à déterminer s'il ya une densité de population locale qui est suffisamment élevée pour qu'il soit productif d'investir dans des processus qui ne sont intéressants que si un grand nombre d'organismes semblables ont un comportement similaire, comme dans l'excrétion des enzymes digestives ou l'émission de lumière. Le quorum sensing permet aux bactéries de coordonner l'expression des gènes, et leur permet de produire, publier et détecter les auto-inducteurs ou phéromones qui s'accumulent avec la croissance de la population

MULTICELLULARITÉ

23

INTERACTION avec d’AUTRES ORGANISMES

Prédateurs Certaines espèces de bactéries tuent et consomment d'autres micro-organismes. Ces espèces sont appelées bactéries prédatrices. Il s'agit notamment des organismes tels que Myxococcus xanthus, qui forment des essaims de cellules qui tuent et digèrent les bactéries qu'ils entourent. D'autres prédateurs bactériens s'attachent à leur proie afin de les digérer et d'en absorber les éléments nutritifs, tels que Vampirococcus, ou envahissent des cellules et se multiplient dans le cytosol, tels que les Daptobacter. On pense que ces bactéries prédatrices ont évolué à partir de saprophages qui consommaient des micro-organismes morts, comme moyen d'adaptation qui leur permettaient de piéger et de tuer d'autres organismes.

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Les bactériophages sont des virus qui infectent les bactéries. Il existe de nombreux types de bactériophages. Certains infectent et lysent tout simplement leurs bactéries hôtes, tandis que d'autres s'insèrent dans le chromosome bactérien. Un bactériophage peut contenir des gènes qui contribuent au phénotype de son hôte: par exemple, dans l'évolution d’Escherichia coli O157: H7 et Clostridium botulinum, les gènes de la toxine portés par un phage intégré a converti une bactérie ancestrale inoffensive en un pathogène mortel. Les bactéries résistent à l'infection par les phages par des modifications des systèmes de restriction qui dégradent l'ADN étranger, et un système qui utilise des séquences CRISPR pour conserver des fragments de génomes de phages avec lesquels les bactéries sont entrées en contact dans le passé, ce qui leur permet de bloquer la réplication du virus par le biais d'une forme d'interférence avec l'ARN. Ce système CRISPR permet aux bactéries une immunité acquise à l'infection.

BACTÉRIOPHAGES

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Certaines bactéries forment des associations proches dans l'espace qui sont essentielles à leur survie. Une de ces associations mutualistes, appelée transfert interspécifique d'hydrogène, a lieu entre des groupes de bactéries anaérobies qui consomment des acides organiques tels que l'acide butyrique ou l'acide propionique et produisent de l'hydrogène, et des Archées méthanogènes qui consomment l'hydrogène. Les bactéries de cette association sont incapables de consommer les acides organiques et cette réaction produit de l'hydrogène qui s'accumule dans leur environnement. Seule l'association intime avec les Archées consommant de l'hydrogène maintient la concentration en hydrogène suffisamment bas pour permettre aux bactéries de se développer. Dans le sol, les micro-organismes qui se trouvent dans la rhizosphère (zone qui comprend la surface des racines et la terre qui adhère à la racine après agitation) procèdent à la fixation de l'azote, convertissent l'azote gazeux en des composés azotés. Cela permet de fournir une forme facilement assimilable d'azote pour de nombreuses plantes, qui ne peuvent pas fixer l'azote autrement. De nombreuses autres bactéries symbiotes existent chez les humains et d'autres organismes. Par exemple, la présence de plus de 1 000 espèces de bactéries dans la flore humaine normale de l'intestin peuvent contribuer à l'immunité du tube digestif, à la synthèse de vitamines tels que l'acide folique, la vitamine K et la biotine, à convertir les sucres en acide lactique (voir Lactobacillus), ainsi que la fermentation des hydrates de carbone complexes non digestibles. La présence de cette flore intestinale inhibe également la croissance des bactéries potentiellement pathogènes (généralement par exclusion compétitive) et ces bactéries bénéfiques sont donc vendues comme compléments alimentaires probiotiques.

MUTUALISTES

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Si les bactéries forment une association parasitaire avec d'autres organismes, elles sont considérées comme des agents pathogènes. Les bactéries pathogènes sont une des causes majeures des décès et maladies humaines et causent des infections comme le tétanos, la fièvre typhoïde, la diphtérie, la syphilis, le choléra, des maladies d'origine alimentaire, la lèpre et la tuberculose. La cause pathogène d'une maladie connue médicalement peut être découverte de nombreuses années après, comme ce fut le cas avec Helicobacter pylori et l'ulcère gastroduodénal. Les maladies bactériennes sont également importantes dans l'agriculture, avec des bactéries causant des taches sur les feuilles, le feu bactérien, les plantes qui se fanent, ainsi que la maladie de Johne's, la mastite, la salmonelle et la fièvre charbonneuse chez les animaux deferme. Chaque espèce de pathogène a un spectre caractéristique d'interactions avec ses hôtes humains. Certains organismes, tels que le staphylocoque ou streptocoque, peuvent causer des infections de la peau, la pneumonie, la méningite et même la septicémie, une réponse inflammatoire systémique produisant un choc, une vasodilatation massive et la mort. Cependant ces organismes font également partie de la flore normale de l'homme et existent habituellement sur la peau ou dans le nez sans causer de maladie du tout. D'autres organismes provoquent invariablement une maladie chez l'homme, tels que les Rickettsies, qui sont des parasites intracellulaires obligatoires ne pouvant pousser et se reproduire que dans les cellules d'autres organismes. Une espèce de Rickettsia provoque le typhus, tandis que l'autre provoque la fièvre pourpre des montagnes Rocheuses. Les Chlamydia, un autre embranchement de parasites intracellulaires obligatoires, contient des espèces qui peuvent causer une pneumonie ou une infection des voies urinaires et peuvent être impliquées dans les maladies coronariennes. Enfin, certaines espèces telles que Pseudomonas aeruginosa, Burkholderia cenocepacia et Mycobacterium avium sont des pathogènes opportunistes et causent des maladies principalement chez les personnes souffrant d'immunosuppression ou de fibrose kystique.

PATHOGÈNES

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Analyses phylogéniques

Audic et al., PLoS Genetics, 2007

Les organismes sont colorés selon la taxonomie.

Cluster de bactéries intracellulaires

Ils sont plus semblables les uns aux autres, en terme de contenu en gènes, que leurs parents phylogénétiques

Relation entre taille de génome/contenu génomique et mode de vie Moran, Cell, 2002

28

Audic S. et al. Genome analysis of Minibacterium massiliensis highlights the converge,t evolution of water-living bacteria. PLoS Genetics.

2007,3(8): 1454-1463. 29

Free-living bacterial community

264 lost COGs

Facultative host-associated Bacteria

GS 2.92 ± 1.6 GC 43.0 ± 11.7 Op 3.36 ± 2.6

TR 65.7 ± 56.0

615 lost COGs

Core of lost genes Metabolism Cellular processes

↑ Atypical rDNA operon ↓ Growth rate

Merhej V, et al. Biol Direct. 2009 Apr 10;4:13.

30

Science 2001; 293: 2093-2098. 31

R. prowazekii est un sous-ensemble de R. conorii

14 23 30

R. conorii

R. prowazekii

767

767

552 11 44

804

R. conorii 1374 ORFs R. prowazekii 834 ORFs

552 30 822

Functions for 104 ORFs

Functions for 3 ORFs

Plus d’ADN non codant pour R. prowazekii 32

Pierre-Edouard Fournier, et al. Analysis of the Rickettsia africae genome reveals that virulence acquisition in Rickettsia species may be explained by genome reduction.

BMC Genomics. 2009;10:166.

Increase of virulence following genome reduction: The Rickettsia africae paradigm

The Rickettsia genus includes 25 species, 17 of which are proven human pathogens. Among these, the pathogenicity varies greatly, from the highly virulent R. prowazekii, causing epidemic typhus and killing its arthropod host, to the mild pathogen R. africae, agent of the globalizing disease African tick-bite fever, that does not affect its tick vector fitness. Herein, we sequenced the complete genome of the extremely successful and fit R. africae. This rickettsia is clonal, as evaluated in 70 patients and 155 ticks, and exhibits a circular chromosome of 1,278,540-bp including a tra operon, and an unstable 12,377-bp plasmid. To study the genetic characteristics associated to virulence, we compared R. africae to R. prowazekii, R. rickettsii and R. conorii. In contrast with their virulence, R. africae and R. prowazekii have respectively the less and the most decayed genomes. Eighteen genes are present only in R. africae including one with a putative protease domain upregulated at 37°C. Based on these data, we speculate that a loss of regulatory genes involved in response to warming causes an increase of virulence of rickettsial species in ticks and mammals. We conclude that, in Rickettsia species, virulence is mostly associated to gene loss.

33

Nombre de protéines toxiques dans 24 espèces étudiées

Tous les «mauvais microbes» ont plus de toxines que les «contrôles» Différence significative p = 0,0470 34

Les Archées sont également des organismes unicellulaires sans noyau. Dans le passé, les différences entre les bactéries et les archées n'étaient pas reconnues et les archées ont été classées avec les bactéries comme faisant partie du royaume Monera. Cependant, en 1990, le microbiologiste Carl Woese a proposé le système à trois domaines qui divisait les êtres vivants en bactéries, archées et eucaryotes. Les Archées diffèrent des bactéries à la fois dans leur génétique et leur biochimie. Par exemple, alors que les membranes des cellules bactériennes sont fabriquées à partir de phosphoglycérides avec des liaisons esters, les membranes archéennes sont faites d’esthers lipides. Les Archées ont été initialement décrites dans les environnements extrêmes, tels que les sources d'eau chaude, mais ont depuis été trouvées dans tous les types d'habitats. C'est seulement maintenant que les scientifiques commencent à réaliser à quel point les archées sont communes dans l'environnement, Crenarchaeota étant la forme la plus courante de la vie dans l'océan, dominant les écosystèmes en dessous de 150 m de profondeur. Ces organismes sont également fréquents dans le sol et jouent un rôle essentiel dans la nitrification.

ARCHÉES

Méthanogènes 35

- Le nom « Archées » est inapproprié car il induit l'opinion que cet organisme est ancestral et extrêmophile. - En fait, il ya plus de cellules archées dans le corps humain que de cellules eucaryotes!

500 nm Gram Microscopie Electronique : Forme la plus proche des Methanobrevibacter

Contrôle de la culture par microscopie optique: Les méthanogènes sont visualisés par la fluorescence de l'un de leurs co-enzymes uniques, le F420. (Culture de Methanobrevibacter marseillense à partir d’une selle).

M.Drancourt

ARCHÉES

36

Plupart des êtres vivants qui sont visibles à l'œil nu dans leur forme adulte sont des eucaryotes, y compris les humains. Cependant, un grand nombre d’eucaryotes sont également des micro-organismes. Contrairement aux bactéries et aux archées, les eucaryotes contiennent dans leurs cellules des organites tels que le noyau de la cellule, l'appareil de Golgi et les mitochondries. Le noyau est un organite qui abrite l'ADN qui constitue le génome de la cellule. L’ADN lui-même est disposé de manière complexe dans les chromosomes. Les mitochondries sont des organites essentiels dans le métabolisme car elles sont le lieu du cycle de Krebs et de la phosphorylation oxydative. Elles ont évoluées à partir de bactéries symbiotiques et conservent une genome rémanent. Comme les bactérie, les cellules végétales ont des parois cellulaires, et contiennent des organites tels que les chloroplastes, en plus des organites présents chez les eucaryotes. Les chloroplastes produisent de l'énergie à partir de la lumière par la photosynthèse, et sont également à l’origine des bactéries symbiotiques. Les Eucaryotes unicellulaires sont les organismes eucaryotes qui sont constitués d'une seule cellule tout au long de leur cycle de vie. Cette qualification est importante, car les eucaryotes pluricellulaires sont aussi constitués d'une seule cellule appelée zygote au début de leur cycle de vie. Les Eucaryotes microbiens peuvent être soit haploïde ou diploïde, et certains organismes ont des noyaux de cellulaires multiples (voir les coenocyte). Cependant, pas tous les micro-organismes sont unicellulaires comme certains eucaryotes microscopiques sont faits de plusieurs cellules.

EUKARYOTES

37

La plupart des animaux sont pluricellulaires, mais certains sont trop petits pour être visibles à l'œil nu. Les Arthropodes microscopiques comprennent les acariens et les tétranyques. Les Crustacés microscopiques comprennent les copépodes et les cladocères, tandis que de nombreux nématodes sont trop petits pour être visibles à l'œil nu. Un autre groupe particulièrement fréquents d'animaux microscopiques sont les rotifères, qui sont des filtreurs qui se trouvent habituellement dans les eaux douces. Les micro-animaux se reproduisent de façon sexuée et asexuée et peuvent atteindre de nouveaux habitats grâce à leurs œufs qui survivent dans des environnements difficiles qui tueraient un animal adulte. Cependant, certains animaux simples, comme les rotifères et les nématodes, peuvent se dessécher complètement et rester en dormance pendant de longues périodes de temps.

ANIMAUX

38

Les champignons ont plusieurs espèces unicellulaires, telles que la levure de boulanger (Saccharomyces cerevisiae) ou la levure à fission (Schizosaccharomyces pombe). Certains champignons, tels que la levure pathogène Candida albicans, peuvent subir une commutation phénotypique et grandir comme des cellules individuelles dans certains environnements, ou comme des hyphes filamenteux dans d'autres. Les champignons se reproduisent de manière à la fois asexuée, par fission binaire ou par bourgeonnement, ainsi que de manière sexuée en produisant des spores, qui sont appelées conidies lorsqu'elle sont produites de façon asexuée, ou basidiospores lorsqu’elles sont produites de manière sexuée.

CHAMPIGNONS

39

Les algues vertes sont un grand groupe d'eucaryotes photosynthétiques qui comprennent de nombreux organismes microscopiques. Bien que certaines algues vertes sont classés comme des protistes, d'autres comme les Charophytes sont classées avec les plantes embryophyte, qui sont le groupe le plus commun des plantes terrestres. Les algues peuvent se développer en tant que cellules individuelles, ou dans de longues chaînes de cellules. Les algues vertes incluent les algues unicellulaires et coloniales flagellées, généralement, mais pas toujours, avec deux flagelles par cellule, ainsi que diverses formes coloniales, coccoïdes, et filamenteuses. Chez les Charales, qui sont les algues les plus étroitement liées aux plantes supérieures, les cellules se différencient en plusieurs tissus distincts au sein de l'organisme. Il y a environ 6 000 espèces d'algues vertes.

PLANTES

40

Définition des Virus Un organisme OU une biomolecule ?

Lwoff – 1957 (Stanley vs Burnet)

• Une dimension < 200 nm

• Un type d’acide nucleique

• Pas d’enzymes générant de l’énergie

• Caractère intracellulaire strict

• Incapacité à subir la fission binaire

Lwoff A. The concept of virus. J Gen Microbiol. 1957;17:239-253.

Petit, spécialisé et principalement

allotropique

41

LA MÉTAGÉNOMIQUE

10-15% des organismes ont des ribosomes

15-30% des virus sont connus

55-70% ??? Séquences ADN du vivant au XXIème siècle

42

LE MONDE DES AGENTS INFECTIEUX

Les agents

Leur mode de vie

Leur génétique

Antibiotiques et probiotiques

Aiguë

Chronique

Pathogènes

Commensaux

Définitions

Historique

43

Bactéries - 70% Firmicuites ( gram + aérobie / anaérobies ) 90% - 20% Bactéroidetes ( anaérobies gram - ) - 5% Protéobactéries (gram négatif aérobies ) - 5% Actinobactérie ( gram positif aérobie ) Archées - 10% Méthanobrevibacter Virus - Bactériophages 100 – 1000 par bactérie Eukaryotes ? - Champignons

NOS COMMENSAUX = dans notre corps x 200 / cellules humaines x 100 gènes que de gènes humains

44

Ley RE., Turnbaugh PJ., Klein S., Gordon JI. Human gut microbes associated with obesity. Nature 2006;444:1022-3.

45

GRAM POSITIF / COQUE • Staphylocoque : Doré Autre • Streptocoque A (scarlatine, angine, rhumatisme articulaire aigu ) • Pneumocoque ( pneumonie )

• Enterocoque ( endocardite ) • Steptocoque B ( femme enceinte )

BACTÉRIES ENNEMIES

46

BACILLES GRAM NÉGATIF - Cholera - Campylobacter (diarhées) - Helicobacter (ulcère, cancer estomac) - Escherichia coli (infection urinaire) - Klesbiella (pneumonie, abcès du foie) - Enterobacter (infections nosocomiales) - Pseudomones aeruginosa (pyocianique, nosocomial) - Acinetobacter (Nosocomial) - Salmonella (typhoide, diarrhées) - Shigella (diarrhée) - Bordetella pertussis (coqueluche) - Legionella pneumophila (pneumonie) - Mycoplasma pneumoniae (pneumonie) - Bartonella (maladie des griffes du chat) - Harrophilus (menigite)

47

SPIROCHETES - Treponema : syphilis - Leptospirose : (tropicale, rats) - Borreliose (Lyme) ANAÉROBIES - Clostridium tetani tetanos - Clostridium botulinum botumisme - Clostridium sp (gangrène gazeuse) MYCOBACTÉRIES -Tuberculose - M.avirum (adenite, infection SIDA)

48

• R.conorii (fièvre boutonneuse) • R.typhi (Typhus murin) • R.africae (Afrique) • Orientia Tsutsugamushi (Asie) • Anaplasmose • Chlamydia trachromatis (trachome urétrite)

RICKETTSIES / CHLAMYDIA

49

GRAM POSITIF BACILLE Corynebacterium diphteriae (diphterie) Listeria monocytogenes Bacillus anthracis(charbon) GRAM NEGATIF COQUE Meningocoque ( meningite ) gonocoque (MST)

50

Définition des Virus

Un organisme OU une biomolecule ?

Lwoff – 1957 (Stanley vs Burnet)

• Une dimension < 200 nm

• Un type d’acide nucleique

• Pas d’enzymes générant de l’énergie

• Caractère intracellulaire strict

• Incapacité à subir la fission binaire

Lwoff A. The concept of virus. J Gen Microbiol. 1957;17:239-253.

Petit, spécialisé et principalement allotropique

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Expanding universe. The tally of known viruses is exploding, and this graph doesn’t even include the incredible number that prey on bacteria.

Science. 2011 Mar 25;331(6024):1513

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Nous avons montré qu’il a un cycle de vie dans l’amibe avec une phase d’éclipse virale typique.

ingestion

disparition

augmentation rapide des particules

MIMIVIRUS

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VIRUS « ADN »

Poxvirus Herpesvirus Adenovirus Papovirus Hepadnavirus Parvovirus

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Reovirus Togavirus Flavivirus Coronavirus Paramyxovirus Rhabdovirus Filovirus Orthomyxovirus Bunyavirus Arenavirus

VIRUS « ARN »

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NOS ENNEMIS VIRUS ADN

POX : •Variole •autre Pox HERPES VIRIDAE (+++) •Herpès Simplex ( 1-2 ) •Varicella – zona •Cytomegalovirus •Ebstein Bau ( MNI ) (cancer) •HHV6 ( roseole ) •HHV7 ( idem ) •HHV8 (C. Kaposi) AUTRES VIRUS ADN •Adenovirus ( obésité ? ) •Papillomavirus (cancer) •Hépatite B (cancer) •Parvovirus B19

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VIRUS ARN

VIRUS RESPIRATOIRES •Grippe •Para influenzae •Virus respiratoire syncytial •Rhinovirus •Coronavirus •Meta pneumovirus VIRUS GASTROENTERITES •Rotavirus •Norovirus

NOS ENNEMIS

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VIRUS ÉPIDÉMIES DE L’ENFANCE •Rougeole •Oreillons •Rubéole •Poliomyélite « ARBOVIRUS » •Dengue •Chikungunya AUTRE HÉPATITE •Hépatite A (cancer) •Hépatite E (cancer) •Hépatite C (cancer + +)

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VIRUS ARN

RÉTROVIRUS •HIV 1 (Sida, cancers) •HIV 2 •HTLV 1-2 FIÈVRES HÉMORRAGIQUES •Ebola •Marburg

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Les mitochondries sont des organites présents dans presque tous les eucaryotes. Elles sont entourées par 2 membranes (chacune avec une bi-couche phospholipidique), tla membrane interne est pliées en invaginations appelléees cristae, où la respiration aérobie a lieu. Les mitochondries contiennent leur propre ADN. Elles sont maintenant génerallement considérées comme s’étant développées à partir de procaryotes endosymbiotiques, probablement des protéobactéries. les quelques protozoaires qui n’ont pas de mitochondries contiennent des organites dérivés des mitochondrion, comme les hydrogenosomes et les mitosomes; et ayant ainsi probablement perdu leurs mitochondries secondairement. Les plantes and différents groupes d’algues ont aussi des plastes. Encore une fois, ceux-ci ont leur propre ADN et se sont développés à partir d’endosymbiotes, dans ce cas les cyanobactéries. Ils prennent généralement la forme de chloroplastes, qui comme les cyanobactéries contiennent de la chlorophylle et produisent des composée organiques (comme le glucose glucose) grâce à la photosynthèse. D’autres sont impliqués dans la conservation des aliments. Bien que les plastesont probablement eu une origine unique, tous les groupes contenant des plastes sont étroitement liés. Inversement, certains eucaryotes les ont obtenus à partir d’autres les ont obtenus à partir d’autres par endosymbioses secondaires ou ingestion. Une origine endosymbiotique a également été proposée pour le noyau, et pour les flagelles chez les eucaryotes, supposés s’être développés à partir des spirochètes. Ceci n’est toujours pas accepté, à la fois à cause d’un manque de preuves cytologiques et la difficulté de concilier ceci avec la reproduction cellulaire.

MITOCHONDRIES ET CHLOROPLASTES

Structure de la mitochondria : 1) Membrane interne 2) Membrane externe 3) Crista 4) Matrice

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CHAMPIGNONS •Candida (septicémie) •Arpergillus (respiratoire) •Cryptococcus (méningite/pneumonie) •Pneumocystis (pneumonie/Sida) PROTOZOAIRE •Plasmodium (paludisme) •Amibes •Leishmanie (cutanée ou viscérale) •Toxoplasmose (grossesse)

EUCARYOTES ENNEMIS

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ALGUES ( dont ciguatera ) VERS Helminthes •Nématodes (ronds) •Ascaris •Augillule •Filariose •Trématodes •Bilharziose •Fasciola •Cytodes •Kyste hydatique •Taenia

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Poux : Tête, corps, pubis Gale Myiase Mites molle Tiques dure Demodex (acné)

ARTHOPODES

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Les prions sont des protéines infectieuses qui ne contiennent ni ADN, ni ARN. Ils peuvent causer des infections comme la temblante du mouton, l’encéphalopathie spongiforme bovine (maladie de la “vache folle”e) chez les bovins et la maladies débilitante chronique des cervidés; chez les humains les maladies à prions comprennent le Kuru, la maladie de Creutzfeldt–Jakob, le syndrome de Gerstmann–Sträussler–Scheinker. Ils sont capable de se reproduire parce que certaines protéines peuvent exister sous deux formes différentes et le prion change la forme normale d’une protéine de l’hôte en forme prion. Cela commence une réaction en chaîne où chaque protéine prion convertit les proteine de l’hôte en de nombreux autres prions et ces nouveaux prions convertissent eux même encore plus de protéines en prions; toutes les maladies à prions connues sont mortelles. Bien que les prions soient fondamentallement different des virus et des viroides, leur découverte donne du crédit à la théorie que les virus pourraient avoir évolué à partir d’une auto-réplication de molécules.

PRIONS

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Rhizome (ou mycelium) de la vie D.Raoult.The post-Darwinist rhizome of life Lancet. 2010 Jan 9;375(9709):104-5.

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