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Microbiologie BIOL 3253
La cellule procaryote:
structures et fonctions
Vue d’ensemble de la structure de la cellule
procaryote
Grande variété de tailles, formes, et
arrangements ou aggrégations cellulaires.
Structure cellulaire plus simple que chez
les cellules eucaryotes.
Possède des structures uniques qui ne
sont pas observées chez les eucaryotes.
Taille, forme, et arrangement
Coques: sphères
diplocoques:
paires de coques
Streptocoques:
chaînes de coques
Staphylocoques:
organisation en grapes
Tétrades:
4 coques en un groupe carré
Genre Sarcina:
aglomérat cubique de 8 coques
Exemple de streptocoques
Bâtonnets ou bacilles
Coccobacilles: courts bâtonnets
Vibrions: bâtonnets incurvés (virgules)
Taille, forme, et arrangement
Mycélium: réseau de long filaments multinucléés
ramifiés
Taille, forme, et arrangement
Spirilles: hélices rigides
Spirochètes: hélices flexibles
Pléomorphes: organismes qui changent de forme
Taille, forme, et arrangement
La taille des
bactéries varie
habituellement
d’un diamètre de
0.3 μm (plus
petites) à 50 μm
(plus grandes).
Taille, forme, et arrangement
Organization de la cellule procaryote
Nucléoïde Ribosome
Inclusions Capsule
Flagelle
Couche S
Membrane
plasmique Paroi
Les membranes des cellules procaryotes
La membrane plasmique entoure le cytoplasme
et représente le point principal de contact avec le
monde extérieur.
Certains procaryotes possèdent aussi un
système de membranes internes.
La membrane plasmique est composée de lipides
et de protéines.
Les lipides forment habituellement une double couche.
Les protéines sont enfouies dans la membrane.
Structure organisée, asymétrique, flexible et
dynamique.
Modèle de la membrane en mosaïque fluide
La structure de la membrane plasmique
La membrane des archéobactéries
Habituellement composée principalement
ou uniquement de lipides.
La plupart possèdent une seule couche de
lipides contrairement aux membranes
bactériennes qui en possèdent plutôt
deux.
Le cytoplasme
Espace délimité par la membrane plasmique et le nucléoïde.
Constitué à 70% d’eau et remplit de ribosomes et d’inclusions.
Les bactéries n’ont pas de vrai cytosquellette mais un système de protéines
cytoplasmiques analogue à un cytosquellette.
La membrane plasmique et tout ce qu’elle contient est appelé le protoplaste.
Les inclusions
Granules de matière organique et inorganique
emmagasinées pour un usage future.
Exemples: glycogène, poly-β-hydroxybutyrate
(PHB), granules de cyanophycine,
carboxysomes, granules de phosphate,
magnétosomes, vacuoles gazeuses.
Certains organismes (les cyanobactéries par
exemple) contiennent une vacuole gazeuse,
qui leur permettent de flotter à différentes
profondeurs d’un milieu liquide.
Les ribosomes
Structures complexes composées de protéines et d’ARN.
Sites de la synthèse protéique. Les ribosomes présents dans le cytoplasme synthétisent
les protéines intracellulaires, tandis que les ribosomes liés à la membrane plasmique fabriquent les protéines qui sont exportées.
Plus petits que les ribosomes eucaryotes Ribosomes procaryotes 70S
Ribosomes eucaryotes 80S
S = Unité de Svedberg
(coefficient de
sédimentation)
Le nucléoïde
Région de forme irrégulière habituellement composé de 60% d’ADN, 30% d’ARN et 10% de protéines.
Contient le chromosome (une molécule circulaire unique d’ADN double-brin).
Habituellement 1 par cellule.
N’est pas lié à une membrane.
Nucléoïdes inhabituels
Certains procaryotes ont > 1 chromosome.
Certains procaryotes ont des chromosomes
composés d’ADN linéaire double-brin.
Certains genres ont un nucléoïde délimité par
une membrane.
Les plasmides
Molécules circulaires d’ADN double brin de petite
taille.
Existent et se répliquent de
manière indépendante du
chromosome.
Ils sont transmis à la
descendance et peuvent
parfois s’intégrer au
chromosome.
Ne sont pas nécessaires au développement et à la
reproduction.
Peuvent porter des gènes conférant un avantage
sélectif (i.e., résistance à un antibiotique).
La paroi de la cellule procaryote
Structure rigide située à
l’extérieur de la
membrane plasmique.
Fournit la structure
caractéristique à la
cellule.
Protège contre des
chocs osmotiques.
Peut contribuer à la
pathogénicité.
Peut protéger contre
des substances
toxiques.
La paroi et les groupes bactériens
Membrane
plasmique
Peptidoglycane
Paroi cellulaire Espace
périplasmique
Paroi d’une cellule Gram-positive Paroi d’une cellule Gram-négative
Paroi
cellulaire
Membrane
plasmique
Peptidoglycane
Membrane externe
L’espace périplasmique
Espace entre la membrane plasmique et la paroi cellulaire (bactérie Gram-positive) ou entre la membrane plasmique et la membrane externe (bactérie Gram-négative).
La structure du peptidoglycane
Composante des bactéries Gram-positives et Gram-négatives.
Polymère formé de deux sous-unités:
N-acétylglucosamine
Acide N-acétylmuramique
…et de plusieurs acides aminés différents.
La paroi des bactéries Gram-positives
Composée
principalement de
peptidoglycane.
Contient également de
grandes quantités
d’acides teichoïques.
Composée d’une
mince couche de
peptidoglycane
entourée par une
membrane externe.
La membrane externe
est composée de
lipides, lipoprotéines
et lipopolysaccharides
(LPS).
Pas d’acide
teichoïque.
La paroi des bactéries Gram-négatives
Ne comporte pas de peptidoglycane.
Peut être composée de protéines,
glycoprotéines, ou de polysaccharides.
La paroi des archéobactéries
La paroi cellulaire et la protection osmotique
Osmose Mouvement d’eau sélectif à travers des membranes
perméables de solutions diluées (haute concentration en eau) vers des solutions plus concentrées (faible concentration en eau).
L’environnement microbien est souvent hypotonique:
[soluté]extérieur de la cellule < [soluté]intérieur de la cellule
Lyse Se produit quand des cellules sont dans une solution
hypotonique.
Le mouvement de l’eau se dirige vers l’intérieur de la cellule bactérienne et la cellule va gonfler, être physiquement désorganisée puis détruite.
La paroi cellulaire protège contre la lyse.
Les cellules n’ont pas de protection contre la
plasmolyse
Plasmolyse
Se produit quand des cellules sont dans une solution hypertonique:
[soluté]extérieur de la cellule > [soluté]intérieur de la cellule
L’eau se déplace à l’extérieur de la cellule, le cytoplasme rétrécit et se détache de la paroi cellulaire.
Les composants externes à la paroi cellulaire
Capsules, couches mucoïdes et les couches S
Structures localisées à l’extérieur de la paroi
cellulaire:
Capsule
Habituellement composée de polysaccharides.
Structure organisée qui ne peut facilement être
enlevée de la cellule.
Couche mucoïde
Ressemble à la capsule mais n’est pas aussi
organisée, est composée d’une substance
diffuse, et peut être aisément enlevée.
Glycocalyx
Réseau de polysaccharides recouvrant la surface des bactéries et d’autres cellules voisines.
Un glycocalyx peut donc comprendre à la fois les capsules et les couches mucoïdes.
Couche S
Couche régulièrement structurée de protéines et de glycoprotéines.
Fréquente chez les archéobactéries, où elle représente souvent la seule structure à l’extérieur de la membrane plasmique.
Capsules, couches mucoïdes et les couches S
Les pili et les fimbriae
Fimbriae (singulier, fimbria)
Courts appendices protéiques fins et plus minces que les flagelles, qui ne sont pas impliqués dans le mouvement.
Jusqu’à 1000 fimbriae / cellule
Permettent d’adhérer à des surfaces.
Pili sexuels (singulier, pilus)
Similaires aux fimbriae mais plus épais et moins nombreux (1-10 pili / cellule).
Déterminés génétiquement par des facteurs sexuels et sont nécessaires à l’appariement des bactéries.
Les flagelles et la Mobilité
Flagelles
La plupart des bactéries mobiles se déplacent grâce à des flagelles, appendices locomoteurs qui s’étendent à l’extérieur de la membrane plasmique et de la paroi cellulaire.
L’organisation des flagelles
Monotriche – Un seul flagelle.
Flagelle polaire – Un seul flagelle situé à une extrémité.
Amphitriche – Un flagelle à chaque extrémité.
Lophotriche – Touffe de flagelles à l’une ou aux deux
extrémités.
Péritriche – Flagelles distribués sur toute la surface
de la bactéries.
L’ultrastructure flagellaire
3 parties: 1) Filament 2) Corps basal 3) Crochet
La mobilité flagellaire
Les flagelles
fonctionnent comme
les hélices de bateaux.
En général, une rotation
dans le sens opposé à
celui des aiguilles d’une
montre engendre un
déplacement avant.
En général, une rotation
dans le sens des
aiguilles d’une montre
engendre une culbute.
Autres types de mobilité
Certaines bactéries, comme les spirochètes par exemple, se déplacent par des mouvements de flexion et de rotation produits par un filament axial particulier.
D’autres bactéries se déplacent par mobilité par glissement. Ainsi, les bactéries glissent sur une surface solide, et ce, sans qu’aucune structure visible de mobilité n’ait été identifiée.
Chimiotactisme
Mouvement orienté vers
des substances attractives
ou en sens opposé si il
s’agit de substances
répulsives.
Des concentrations faibles
de substances attractives
ou répulsives sont
détectées par des
chimiorécepteurs
protéiques situés dans
l’espace périplasmique ou dans la membrane
plasmique.
Le mouvement dirigé chez les bactéries
Dans un
environnement
constant, les
bactéries se
déplacent de façon
aléatoire.
Si les conditions
s’améliorent, les
culbutes sont
réduites et la
cellule privilégiera
cette direction.
Culbute Course
L’endospore bactérienne
Formée par certaines bactéries Gram-positives.
Dormance
Résistante aux conditions sévères de l’environnement: Chaleur
Radiations ultraviolettes
Désinfectants chimiques
Dessiccation a) Spore centrale
b) Spore subterminale
c) Spore terminale
d) Spore terminale avec
sporange gonflé
La formation de l’endospore
