Le monde microbien

CHRU de Lille - IFSI - 1ère année2010

Dr N. Loukili

Unité de Lutte contre les Infections Nosocomiales

Plan (1)

Introduction : Les microbes

I- Généralités - La cellule vivante - Les acides nucléiques - 4 catégories de microbes - Nomenclature - Diversité

Plan (2)

II- Bactéries A- La cellule bactérienne

1- Formes 2- Paroi 3- Matériel génétique 4- Cytoplasme 5- Capsule 6- Flagelles 7- Pili

Plan (3)

B- Les spores bactériennes

C- La croissance bactérienne

1- Reproduction par division

2- Conditions de croissance

D- Identification au laboratoire

Plan (4)

III- Champignons

IV- Protozoaires

V- Virus

Les microbes

1 micron (µm) = 1/1000ème de mm XVIème : microscope optique par Z Jansen (Pays-Bas)

1674 : description des premières  « animalcules » par Van Leuwenhoek 1837 et 1838 : « la levure est un organisme vivant qui se reproduit par

bourgeonnement » Charles Cagniard-Latour, Theodor Schwann et Friedrich Kützing

1878 : le terme "Microbe" par C-E Sédillot "Micro-organisme"

Classification : scientifique médicale, pragmatique

La cellule vivante

Unité de structure des êtres vivants

2 types de cellule :

Eucaryote : Noyau contenant plusieurs chromosomes

Procaryote : Pas de noyau, un chromosome libre dans le cytoplasme

Organismes Pluricellulaires Unicellulaires = protistes

Les acides nucléiques

Acide désoxyribonucléique = ADN constituant de base des chromosomes,

formé de 2 chaînes complémentairessupport des gènes

Acide ribonucléique = ARNcopie de l’ADN (1 chaîne)

ADN

ARN

Protéine

Transcription

Traduction

Réplication

ADN

Réplication de l’ADN

Transcription de l’ADN

Traduction de l’ARNm

4 catégories de microbes

Taille Cellule

Protozoaires 100 µ Eucaryote

Champignons 10-50 µ Eucaryote

Bactéries 1 µ Procaryote

Virus 0,1 µ Pas de cellule1 acide nucléique

Nomenclature

Genre + espèceHomo sapiensToxoplasma gondii (Toxoplasme)

Penicillium camembertii

Staphylococcus aureus (Staphylocoque doré)

Staphylococcus sp.

Diversité

Espèces différentes +++

Quantités :

1 kg de terre =

- mille milliards de bactéries- cent cinquante milliards de champignons

- dix millions de protozoaires

La cellule bactérienne

Paroi Membrane

CytoplasmeChromosome (ADN)

Ribosome

La cellule bactérienne

A: PiliB: ribosomesC: CapsuleD: ParoiE : FlagelleF : CytoplasmeG : Vacuoles de réserveH : Plasmides (ADN)I : ADNJ : mb plasmique

Formes

Coccus, pl. cocci : rond

Bacille : allongé

Autres : spiralé

Cocci

Staphylococcus epidermidis

sepidermidis.jpg

Streptococcus pyogenes

Bacilles

E coli

Spiralés

Treponeme pallidumspirochètes à la surface de microvillosités de cellules intestinales de tique.

Paroi des bactéries

• Forme de la bactérie squelette externe de la bactérie

• Rôle déterminant dans la spécificité antigénique des bactéries

• Siège de l'action de certains enzymes exogènes (lysozyme) ou endogènes (autolysines) et de certains antibiotiques, notamment les bêtalactamines (pénicillines)

• Le lipopolysaccharide (LPS) et le peptidoglycane rôle important dans la défense immunitaire non spécifique contre l'infection

• Coloration de Gram

Paroi des bactéries

à Gram + à Gram -

Membrane externe

Peptidoglycane

Membrane cytoplasmique

autres :mycobactéries = bacilles acido-alcoolo résistants (baar)

Matériel génétique

Chromosome(ADN chromosomique)

Plasmides éventuels(ADN extrachromosomique)

Capsule

La capsule est un enduit excrété par certaines bactéries. Elle est habituellement de nature polysaccharidique

• Rôle dans l’aspect des colonies : colonies lisses (S pour « smooth ») ou muqueuses, tandis que les bactéries mutantes non capsulées donnent des colonies rugueuses (R pour « rough »).

• Rôle important dans le pouvoir pathogène de certaines espèces bactériennes (Streptococcus pneumoniae, Haemophilus influenzae, Klebsiella, E.coli K1) par son rôle protecteur contre la phagocytose.

Capsule

Patient présentant une pneumonie

Pili

Les pili communs

• Structures protéiques filamenteuses, de 2 à 3 µm de long, disposés régulièrement à la surface de la bactérie

• Association de polymère de piline et d’adhésine

• Adhésine peut avoir des interactions avec des récepteurs cellulaire présents à la surface d'une cellule eucaryote

• Les pili, via l’adhésine, permettent la fixation de certaines bactéries sur les muqueuses, ce qui conditionne leur pouvoir pathogène

(ex. fixation de Escherichia coli sur la muqueuse vésicale,

du gonocoque sur la muqueuse de l'urètre,

du vibrion du choléra sur les entérocytes...).

Pili

Les pili sexuels

• plus longs mais en nombre plus restreint (1 à 4) • codés par des plasmides (facteur F). • rôle essentiel dans l'attachement des bactéries entre elles au cours de la conjugaison. • rôle dans l'adhérence bactérienne, comme les pili communs, auxquels on pourrait les assimiler.

Ex. : la protéine A de Staphylococcus aureus la protéine M de Streptococcus pyogenes.

Flagelles

Péritriche(ex. Colibacilles)

Lophotriche(ex. Pseudomonas)

Polaire(ex. Vibrio)

Spores bactériennes

Sporulation :- certaines espèces, dans des conditions défavorables,

spores bactériennes = formes de résistance

- résistance plus grande à la chaleur, UV, dessication, agents chimiques...

Bacillus subtilis-spores

La croissance bactérienne

Reproduction par division : par exemple,

Escherichia coli, dans des conditions définies

1 division toutes les 20 minutes

1 bactérie 100 000 000 (109) en 24h

Courbe de croissance

Nombre de bactéries

Temps

1. Phase de latence2. Phase de croissance exponentielle3. Phase ralentissement4. Phase stationnaire5. Phase de déclin

Croissance bactérienne

Conditions de croissance

Exigences nutritionnelles besoins communs :

eausource d'énergie :

lumière, composés minéraux, composés organiquessource de carbone : CO2, sucre, ...source d'azote, soufre, phosphore, etc...Autres éléments (sodium, potassium, calcium, sélénium…)

besoins spécifiques à certaines bactéries( vitamines, fer…)

Conditions de croissance

Exigences respiratoires

Bactéries Exigence en O2

aérobies strictes présence

anaérobies strictes absence

aéro-anaérobies facultatives présence ou absence

Température

pH

Identification au laboratoire

Morphologie examen au microscope optique :

des prélèvements des colonies sur milieux de cultures

coloration : ex. coloration de Gram bactéries à Gram + : violettes bactéries à Gram - : roses

Cultures : - conditions nécessaires à la croissance et délai

Caractères biochimiques, antigéniques...

Identification au laboratoire : coloration de Gram

Milieu de culture liquide

Identification au laboratoire : milieu solide

Identification au laboratoire

III- Champignons

Catégories : Champignons filamenteux :

Moisissures : Penicillium, Aspergillus Dermatophytes

Levures :Candida albicans

Saccharomyces

Structures :

Moisissures : Spores

Mycélium

Levures

III- Champignons

A flavus A fumigatus

IV- Protozoaires

Cycles évolutifs vie libre vie libre + parasitisme (hôte(s), vecteurs) division cellulaire complexe

Exemples Amibes Toxoplasma gondii Giardia Plasmodium falciparum

V- Virus

Réplication

attachement du virus à une cellule pénétration, perte de la capside détournement de la machinerie cellulaire

pour la synthèse de nouveaux virus mort de la cellule et libération des virus

ou infection chronique de la lignée

Remarque :

Virus =Parasites intra-cellulaires obligatoires

ont besoin de la « machinerie » cellulaire pour se multiplier

ne se multiplient pas dans l’environnement

A retenir

4 grandes catégories de microbes par taille croissante : virus, bactéries, champignons,

protozoaires

Extrême diversité dans la nature : Bactéries = les plus nombreux habitants de la Terre

Seule une petite partie est d’intérêt médical (protectrice ou potentiellement pathogène)

A retenir

Intérêt industriel - Champignons : fermentations, production d’antibiotiques

- Bactéries : production de substances, dépollution

Empêcher la multiplication bactérienne : pas de nutriments : enlever les salissures organiques, pas d'eau : sécher...

A retenir

Le XIXe siècle voit le développement de la médecine de laboratoire, qu’elle soit microbiologique, chimique ou pathologique et notamment :

en 1837 et 1838 : la levure est un organisme vivant qui se reproduit par bourgeonnement Charles Cagniard-Latour, Theodor Schwann et Friedrich Kützing publient séparément leurs observations microscopiques et concluent que. À partir de 1857, Louis Pasteur étudie les fermentations et démontre qu’il s’agit d’un processus non seulement chimique mais biologique en isolant et cultivant les levures responsables du phénomène. Casimir Joseph Davaine (1812-1882) montre qu’une maladie est due à un microbe en isolant l’agent responsable de l’anthrax. Louis Pasteur (1822-1895) s’intéresse à l’étude des microbes pathogènes pour l’homme et les animaux. Robert Koch (1843-1910) perfectionne les techniques bactériologiques (coloration, cultures pures) et décrit le rôle des bactéries dans les maladies infectieuses,

en 1840, Alphonse Laveran découvre le trypanosome de la malaria et décrit son cycle, en 1881, Louis Pasteur montre que l’agent infectieux responsable de la rage est invisible à l’œil nu, ne se

cultive pas et n’est pas retenu par un filtre. Il semble donc différent des bactéries. En 1892, la même observation est réalisée par Dmitri Ivanowski qui travaille sur la mosaïque du tabac. En 1898, Martinus Willem Beijerinck montre que l’agent responsable de la mosaïque du tabac est un agent ultrafiltrable ou contagium virum fluidum. En 1917, Félix-Hubert d'Hérelle décrit l’agent causal de la plage de lyse sur des cultures bactériennes et le nomme bactériophage. Il faudra attendre la découverte du microscope électronique (1931, Ernst Ruska) et la technique de cultures in vitro (1949) pour mettre convenablement en évidence les virus.