Microbiologie - University of Ottawa

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Microbiologie Générale

BIO 3524

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Informations Générales

• Enseignant: John Basso

• Courriel: [email protected]

• Tel. 613-562-5800 Poste 6358

• Bureau: BSC102

• Ma page web: http://mysite.science.uottawa.ca/jbasso/accueil.htm

• Page web du cours: http://mysite.science.uottawa.ca/jbasso/micro/accueil.htm

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Ma Page Web

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mailto:[email protected]

http://mysite.science.uottawa.ca/jbasso/accueil.htm

http://mysite.science.uottawa.ca/jbasso/micro/accueil.htm

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Sujets du Cours

• Principes et historique de la microbiologie

• Diversité et classification des microorganismes

– Anatomie, métabolisme, croissance

• Contrôle de la croissance microbienne

– In vitro (désinfection & stérilisation), in vivo (antibiothérapie)

• Virologie

– Anatomie et croissance

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Sujets du Cours (suite)

• Principes d’immunologie

– Les défenses du corps humain contre les infections

• Microbiologie médicale

– La maladie et le diagnostic

• Principes d’épidémiologie

– La propagation d’infections dans les populations

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Manuel de Cours

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• Il n’y a pas de manuel de cours requis. Mais, si vous désirez obtenir un manuel en tant que référence, je vous recommande le livre suivant. Une version électronique est disponible sur la page web du cours.

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Évaluation du Cours - Examens de Session

• 3 examens de session

– Chaque examen couvrira la matière vue dans les semaines précédentes (non récapitulatif) et contribuera à 15 % de la note finale

– Ces examens comporteront 31 questions à choix multiples pour une durée de 75 minutes

– Réponses a être soumises sur Scantrons• 1 point pour Scantrons correctement rempli

– Informations obligatoires: Nom, numéro d’étudiant, côte du cours et section

– Note maximale: 30/30• Ex. 32/30 ou 31/30 ou 30/30 sont tous égaux à 30/30

– Ces examens seront à livre fermé7

Évaluation du Cours - Examen Final

• Cet examen est récapitulatif– Contribuera entre 50-55% de la note finale

– Cet examen comportera 72 questions à choix multiples pour une durée de 3h

– Réponses a être soumises sur Scantrons• 1 point pour Scantrons correctement rempli

– Informations obligatoires: Nom, numéro d’étudiant, section

– Note maximale: 70/70

– Cet examen sera à livre ouvert• Toute matière imprimée est permise

• Tous les appareils électroniques, sauf pour les calculatrices, sont interdits 8

Évaluation du Cours - Problèmes

• Périodiquement, 5 séries de problèmes seront disponibles sur la page web de ce cours

• Les dates de remises exactes seront annoncées en classe

• Vous aurez une semaine pour compléter chacune des séries

• Valeur totale de 5% de votre note finale

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Points Bonis sur la Note Finale!!

• 8 QUIZ

– Les quiz sont optionnels

– Les quiz seront disponibles sur Brightspace les samedi de 9h-21h

– Vous aurez 15 minutes pour compléter les quiz

– Chaque quiz consistera de 2 questions

– Les personnes qui obtiendront 100% sur au moins 4des quiz seront attribuées deux points bonis

– Les personnes qui obtiendront 100% sur au moins 3des quiz seront attribuées un point boni

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Points Bonis sur la Note Finale!!

• Microorganisme mystère

– Chaque semaine un nouvel indice sera disponible sur la page web du cours

– Identifier le microorganisme

– Indiquer le nom complet (genre et espèce) sur la première page de votre examen final

• Bonne réponse = un point boni

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Calcul de la Note Finale

Option I Option II

Problèmes 5 5

Examens de session 45(a) 40(b)

Quiz (≥ 4/8) 2 2

Microorganisme mystère 1 1

Examen final 50 55

Note finale maximale 103 103

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a: Les notes des 3 examens de session seront utilisées dans le calcul de la note finale

b: Les 2 meilleures notes des trois examens de session seront utilisées dans le calcul de la note finale

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FAQ

• Est-ce que j’ai besoin d’un manuel de cours?

• J’ai manqué un examen, comment ma note sera-t-elle calculée?

• Il me manque seulement un point pour atteindre la prochaine note alpha numérique; est-ce qu’il y a quelque chose que je peux faire?

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Microbiologie

L’Étude des Microorganismes

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Définition d’un Microorganisme

• Dérivé du grec: Mikros, «petit» et Organismos, «organisme»

– Organisme microscopique unicellulaire

• Peuvent exister dans des populations homogènes– Colonie

• Peuvent vivre dans des populations hétérogènes– Biofilms

– Incluent les bactéries, les champignons, les algues, les protozoaires et les virus

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6

Micro_?

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Atome

0.1nm 1 nm 10 nm 100 nm 1 µm 10 µm 100 µm 1 mm 1 cm 0.1 m

Acideaminé

Protéine Virus

Organites

Bactérie

Cellule de plante Cellule animale

ProtistesFungi

Fourmi

Microscope électronique L’œil humain

Microscope optique

_Organisme?

• Qui est vivant

– Possède un métabolisme

• Qui peut vivre de façon indépendante

– N’est pas l’unité d’une organisation multicellulaire

• Ex. Une cellule du foie n’est pas un organisme

• Exception: Parasite obligatoire– Ne peut pas vivre de façon indépendante, mais est un

organisme!

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Propriétés de la Vie

• Les organismes vivants:– Sont composés de cellules

– Réagissent à leurs environnements

– Peuvent se nourrir

– Sont capable d’obtenir et d’utiliser de l’énergie

– Ils maintiennent un équilibre interne

– Peuvent croître et se reproduire

– Ils sont assujettis à une adaptation évolutionnaire

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Unité de la Vie - La Cellule

• Composantes structurales :– Membrane plasmique

– +/- Paroi cellulaire

– Noyau/Nucléoïde

– Cytoplasme

• Composantes chimiques :– Protéines

– Lipides

– Polysaccharides

– Acides nucléiques 19

Cellules Eucaryotes Vs Procaryote

Eucaryote Procaryote

Membrane nucléaire

Noyau

Aucune membrane nucléaire

Nucléoïde

Plus d’une molécule d’ADN Une molécule d’ADN

Division mitotique Division non-mitotique

Fission binaire

Organites Pas d’organites

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Réagir à son Environnement

• Les organismes interagissent avec leur environnement et d’autres organismes

• Les réponses aident à assurer la survie de l’organisme et de poursuivre ses activités biologiques

– Ex. Se déplacer d’un endroit pauvre en nutriments à un endroit plus riche

– Chimiotaxie

– Phototaxie

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8

Se Nourrir

• Le Métabolisme:

– Absorption et transformation des composés chimiques

• Anabolisme + Catabolisme– Anabolisme : Synthèse macromoléculaire

» Construction

– Catabolisme : Dégradation macromoléculaire

» Destruction

– Obtenir, générer et utiliser de l’énergie

– Élimination des déchets

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Maintenir un Équilibre Interne

• La cellule maintien un environnement interne constant

– Ex. pH, concentration de soluté, pression osmotique, température, etc.

• L’organisme maintien un environnement interne constant

– Homéostasie

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Reproduction

• Reproduction:

– Capacité de tout type d’organisme de générer un autre organisme tel que lui

• Organisme unicellulaire, tel que les bactéries se divisent tout simplement en deux

– Reproduction asexuée: Fission binaire

– Les organismes multicellulaires sont souvent le résultat de l’union de deux cellules de différents individus

• Ex. Reproduction sexuée; Ex. Spermatozoïde + ovule

24

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Reproduction – Le Code Génétique

• Les instructions pour l’organisation et le développement d’un organisme sont encodés dans les gènes

• Les gènes sont composés d’ADN

– Le génome

• Déchiffrage (Transcription + Traduction)– Génération de la machinerie cellulaire

– Génération de nouvelles cellules

– Maintien de la cellule

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Adaptation Évolutionnaire

• Les organismes acquièrent des changements transmissibles aux générations futures qui permettent de mieux répondre à leurs environnements

– Changement au niveau du génome

• Le maintien de ces changements dépend de pressions sélectives

– Ex. Acquisition de résistances aux antibiotiques

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Étudiés par les Microbiologistes

• Cellulaire

– Champignons• Ex. Levure

– Protistes• Ex. Algue

– Bactéries• Ex. E. coli

– Archaea• Ex. Méthanogènes

• Acellulaire

– Virus• Composé d’acides

nucléiques et de protéines

– Viroïdes• Composé d’ARN

– Prions• Composé de protéines

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Domaines de la Microbiologie

• Bactériologie– L’étude des bactéries

• Microbiologie environnementale– L'étude des processus microbiens dans l'environnement

• Microbiologie alimentaire– L’étude des microorganismes qui causent des maladies d'origine

alimentaire et la détérioration

– L’étude des microorganismes utilisés dans la fabrication des aliments

• Microbiologie industrielle

– Utilisation et développement de microorganismes en biotechnologie

• Microbiologie médicale– L’étude, le diagnostic et le traitement des maladies microbiennes

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Domaines de la Microbiologie (Suite)

• Mycologie– L’étude des champignons

• Protozoologie– L’étude des protistes

• Virologie – L’étude des virus

• Épidémiologie– L’étude du rôle des microorganismes dans la santé et la maladie des

populations

• Immunologie– L’étude des mécanismes de défense du corps contre les virus, les

bactéries, et les champignons

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• Quelle (s) description (s) pourrait (ent) correspondre à celle d’un microorganisme?

A. Cellule différentiée de 50 μm parmi une collection de différentes cellules

B. Organisme multicellulaire de 30 μm constitué de plusieurs différents types cellulaires

C. Colonie visible à l’œil nu composée d’un milliard de cellules identiques de 5 μm

D. Organisme de 20 μm qui possède un besoin absolu d’un hôte afin d’obtenir de l’énergie

E. Entité de 5 nm capable de se reproduire chez un hôte, mais qui est incapable de croitre

30

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Classification des Organismes

31

Niveaux de Classification

• Divisions hiérarchiques

– Règne (Pas utilisé par les microbiologistes)

• Les microbiologistes utilisent la division « les domaines »

– Phylum

– Classe

– Ordre

– Famille

– Genre

– Espèce32

Les Domaines et les Règnes

• Tous les organismes sont issus d’un ancêtre commun le Progénote

• Les organismes dérivés du progénote sont regroupés dans trois domaines ou 6 règnes

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Domaines Règnes

Archaea Archaeabacteria

Eubacteria Eubacteria

Eukarya

Animalia

Plantae

Protista

Fungi

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Définition d’une Espèce

• Unité de base en taxonomie qui représente un type d’organisme spécifique

– Pour les organismes qui se reproduisent sexuellement la définition fondamentale est la compatibilité reproductive

• Cette définition ne peut pas être appliquée pour plusieurs espèces microbiennes (telles que les bactéries) puisqu’elles ne se reproduisent pas sexuellement

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Q. Vrai ou Faux

• Tous les microorganismes se reproduisent de façon asexuelle?

• Tous les macroorganismes se reproduisent de façon sexuelle?

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Définition d’une Espèce

• Microbiologie:

– Un ensemble de souches microbiennes qui partagent plusieurs caractéristiques et qui diffèrent de façon significative d'autres groupes de souches

– Les espèces sont identifiées par des comparaisons à des « souches types » de références connues

36

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Définition d’une Souche

• Population de microbes issue d’un individu unique

– Différentes souches représentent des variantes génétiques d’une même espèce

• Biotypes: souches qui ont des différences biochimiques ou physiologiques

• Morphotypes: souches qui possèdent des différences morphologiques

• Sérotypes: discrimination de souches d’une même espèce qui possèdent différents déterminants antigéniques à leurs surface

• Pathotypes: variante microbienne causeuse de maladie qui se distingue des autres membres de son espèce par sa virulence

37

Typage

38

• Biotypes de Vibrio sp.

Typage

39

• Morphotypes de Salmonella sp.

14

Typage

40

• Sérotypes d’Escherichia coli

– Classifiés d’après des déterminants antigéniques des lipides de la paroi (antigène O) et du flagelle antigène H

• Ex.– E.coli O157:H7 (Entérohémorrhagique)

– E.coli O148:H28 (Entérotoxigénique)

Typage

41

• Pathotypes d’Escherichia coli

– Regroupés en fonction des mécanismes par lesquels ils causent la maladie

ETEC Enterotoxigenic Escherichia coli

STEC Shiga toxin producing Escherichia coli

EPEC Enteropathogenic Escherichia coli

ExPEC Extraintestinal Escherichia coli

Nomenclature

• Nom scientifique – Système binomial

– Nom du genre + nom de l’espèce

• Nom du genre débute toujours avec une majuscule

• Peut-être abrégé

• Le nom du genre peut être utilisé seul

• Le nom de l’espèce n’est jamais abrégé

• Le nom de l’espèce n’est jamais utilisé seul– ex: Bacillus subtilis

– B. subtilis

– Bacillus sp.

– Bacillus

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Propriétés Utilisées pour la Classification

• Morphologie coloniale

• Forme et arrangement cellulaire

• Structure de la paroi

– Coloration de Gram

• Structures cellulaires spécifiques

• Caractéristiques biochimiques/métaboliques

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• Test Sérologique

– Utilise des antisérums spécifiques contre un groupe de microorganismes

• L’antisérum contient des protéines (anticorps) qui réagissent avec des antigènes sur l’organisme

– Avantages:

• Très spécifique

• Ne requiers pas de cultures pures

• Permets l’identification d’organismes qui ne peuvent pas être crus en laboratoire

44


• Propriétés moléculaires

– Contenu G + C

– Hybridation d’acides nucléiques

– Séquençage d’acides nucléiques

45

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Propriétés Moléculaires pour la Classification

• Contenu G + C

– Exprimé soit comme un pourcentage

• % (G+C) =G+C

G+C+A+TX 100

– Ou un rapport

•A+T

G+C

– Estimé obtenue à partir de la température de fusion de l’ADN

• Un pourcentage plus élevé de G + C donne une température de fusion plus élevée

46

Contenu G + C

• Très variable parmi les espèces microbiennes

– 20 – 80%

– Permet de discriminer différentes espèces

• Un différent contenu indique que les espèces sont différentes

– Ne permet PAS de regrouper des individus comme étant de la même espèce

• Différentes séquences peuvent avoir le même contenu

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• Hybridation d’acides nucléiques

– Permet de déterminer quel pourcentage d’ADN simple brin d’une espèce peut s’apparier à l’ADN simple brin d’une différente espèce pour générer des hybrides double brin

– Plus le pourcentage d’hybridation est élevé, plus les espèces sont rapprochées

+

Espèce 1 Espèce 2Hybrides

48

17


• Séquençage d’acide nucléique

– Séquences de gènes pour des enzymes spécifiques

– Séquences de génomes complets

– Séquences des gènes des ARN ribosomaux 5S et 16S

• La comparaison de ces séquences est très utilisée pour déterminer la relation entre différents groupes microbiens

49

Classification en Trois Domaines

50

Bactéroïdes

Spirochètes

Chlamydia

Protéobactéries

Gram positives

G + C élevéGram positives

Faible G + C

Eubacteria

Thermophiles

Extrême

Hyperthermophiles

Méthanogenes

Archaea

Fungi

Plantae

Protista

Animalia

Eucarya

Progénote

Domaine: Eubacteria

• Procaryote

• Groupe d’organismes le plus vaste sur terre

– Classifiés d’après leurs…

• Forme

• Besoins d’oxygène variés

• Maladies qu’ils causent

– Obtention d’énergie: Photosynthèse ou chimiosynthèse à partir de composés organiques

51

18

Les Protéobacteries

• Plus grand groupe de bactéries

– Gram négatives

• Possèdent une paroi faite de peptidoglycane

• Possèdent une deuxième membrane bilipidique externe à la paroi

• Obtiennent leur énergie par chimiosynthèse à partir de composés organiques ou photosynthèse

• Plus grand groupe de pathogènes52

Les Bactéries Photosynthétiques

• Incluent les Cyanobactéries, et quelques protéobactéries (bactéries vertes/pourpre sulfureuses et les bactéries vertes/pourpres non sulfureuses

• Obtiennent leur énergie par photosynthèse

– Source d’électrons inorganique

• Source de carbone inorganique

53

Les Bactéroïdes

• Caractéristiques semblables aux Protéobactéries

• Ne tolèrent pas l’oxygène

• Membrane contient des sphingolipides

• Principalement mutualistes

– Bactéries prédominantes des intestins

• Pathogènes opportunistes

54

19

Les Bactéries Gram Positives

• Possèdent une paroi faite de peptidoglycanes

• Ne possèdent pas de membrane externe à la paroi

• Obtiennent leur énergie par chimiosynthèse à partir de composés organiques

• Plusieurs espèces font des spores

– Cellule différentiée

• Plusieurs espèces pathogènes

55

Les Bactéries Atypiques

• Chlamydia– Paroi n’est pas à base de peptidoglycane

– Possèdent une deuxième membrane bilipidiqueexterne à la paroi

– Parasite intracellulaire obligatoire

– Incapable de générer de l’énergie

• Mycoplasmes– Aucune paroi cellulaire

– Forme non définie

– Parasite intracellulaire obligatoire

– Incapable de générer de l’énergie56

Les Bactéries Atypiques

• Spirochètes– Forme de tire-bouchon

– Trop minces pour être observés par microscopie traditionnelle

– Pathogène de la syphilis et de la maladie de Lyme

• Mycobactériums– Classifiés parmi les bactéries Gram positives à

contenu G + C élevé

– Paroi avec acide mycoïque imperméable aux colorants

– Pathogènes de la Tuberculose et de la Lèpre57

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Domaine Archaea

• Procaryotes, mais plus étroitement liés aux eucaryotes

• Paroi sans peptidoglycanes

• Membrane cellulaire distincte des eubactéries et des eukarya

• Lipides avec des liens éther plutôt qu’ester

58

Domaine Archaea - Membranes

59

O O

OO

O O

OO

O O

OO

O O

O O

Archaebactérie Eubactérie & Eukarya

Monocouche Bicouche

Domaine Archaea - Métabolisme

• Majoritairement des extrêmophiles

– Vivent dans des environnements extrêmes

• Ex. Acidophiles, halophiles, thermophile, psychrophiles

• La plupart ne requièrent pas d’oxygène

• Énergie obtenue par chimiosynthèse en utilisant des sources d’électrons inorganiques

– Pas de glycolyse

60

21

Domaine Eucarya: Règne Fungi

• Unicellulaire/multicellulaire

• Paroi cellulaire

– Fait de chitine

• Membrane cellulaire possède des stérols

• Obtention d’énergie: Chimiosynthèse

• Besoin absolu d’oxygène

• Reproduction sexuée et asexuée

• Inclut micro et macroorganismes

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Domaine Eucarya: Règne Protista

• Unicellulaires et multicellulaires• Peuvent causer des maladies• Peuvent être des parasites



• Reproduction sexuée et asexuée

• Inclut micro et macroorganismes

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I. Protistes Semblables aux Animaux

• Protozoaires - “Premier animal”

• Ne possèdent pas de paroi

• Sont hétérotrophe

– Obtiennent leur énergie par chimiosynthèse

• Sont motiles

• Reproduction majoritairement par fission binaire

63

22

I. Protistes Semblables aux Animaux

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Sarcodines – Amibe

Ciliés – Paramécie

Flagellés – Euglène

Sporozoaires – Plasmodium

(Tous des parasites)

II. Protistes Semblables aux Plantes

• Unicellulaire et multicellulaire

• Obtiennent leur énergie par photosynthèse

• Autotrophe - Source de carbone inorganique

• Possèdent une paroi

– Diatomées

– Dinoflagellés

– Algues vertes

– Algues rouges

– Algues brunes65

Unicellulaire

Multicellulaire

III. Protistes Semblables aux Champignons

• Moisissures unicellulaires

• Obtiennent leur énergie par chimiosynthèse

• Hétérotrophe- Source de carbone organique

• Motiles

• Possèdent une paroi

– Ex. Mildiou

• Cause de la Grande Famine en Irlande

66

23

Domaine Eucarya: Règne Plantae

• Organismes eucaryotes multicellulaires

– Organisés en tissus

– Font la photosynthèse

– Cellules possèdent des parois cellulaires

– Besoin absolu d’oxygène

• Mousses, fougères, conifères, angiospermes, etc.

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Domaine Eucarya: Règne Animalia

• Multicellulaires

• Absence de paroi

• Organisés en tissus



• Obtiennent leurs nutriments par ingestion

– Éponges, vers, insectes, rotifères, vertébrés

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Historique

69

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L’Origine de la Vie – Le Débat?

• 300 av. J.-C. - Aristote

– Croyance que les êtres vivants sont crée de façon spontanée à partir de matière non vivante

– La vie n’est pas nécessaire à la création de la vie– Inondation des terres au printemps résulte dans des

mares d’eaux qui génèrent des grenouilles

– Les viandes laissées à l’extérieur pourrissent et génèrent des mouches

– Récoltes de grains entreposés sous des conditions humides pourrissent et génèrent des souris

– Cette croyance demeure incontestée pour plus de 2000 ans

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Hypothèse sur l’Origine de la Vie

• Aucune matière ne peut être créée ou détruite

• Tout ce qui existe est le résultat de transformations

• La vie survient de façon spontanée par la transformation d’ingrédients appropriés

– La génération spontanée

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17e Siècle - Jan Baptista Van Helmont

• Recette

– Contenant ouvert avec sous vêtements souillés + blé

– Après 21 jours l’odeur change et le ferment provenant des sous-vêtements réagit avec le blé le transformant en souris adultes

• Des souris des deux sexes sont créées

• Les souris adultes peuvent se reproduire entre elles

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Conclusion

• Le blé + le ferment des sous-vêtements souillés créent des souris

– La vie peut être créée à partir de matières inertes

• La vie créée de façon spontanée peut aussi propager la vie

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17e Siècle- Francesco Redi

• Premier à contester l’hypothèse de la génération spontanée

– Question de Redi: d’où proviennent les asticots?

– Hypothèse: les asticots proviennent des mouches

– Expérience:

74

Temps

17e Siècle- A. Van Leeuwenhoek

• L’utilisation du microscope lui a permis de voir de la vie invisible à l’œil nu

– Les animalcules

• Premier à observer des microorganismes au microscope– Premier à décrire des bactéries et des protozoaires

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26

18e Siècle; Controverse : Needham Vs. Spallanzani

• La question: Quelle est la cause de l’apparition d’organismes vivants dans un bouillon?

– Hypothèse de Needham: Génération spontanée

– Hypothèse de Spallanzani: Les microbes proviennent de l’air. Bouillir le bouillon les tuera

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Controverse : Needham Vs. Spallanzani

• Expérience

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Composés essentiels à la génération spontanée sont détruits par la chaleur!?

19e Siècle- Louis Pasteur

• Observation

– Le traitement du lait avec de la chaleur prévient le lait de devenir aigre

– Le traitement à la chaleur prévient la fermentation du vin

• Pasteurisation

• Hypothèse

– Les microorganismes dans l’air tombent et croissent s’ils trouvent un milieu approprié tel que de la nourriture

78

27

L. Pasteur-Méthode Expérimentale

79

Les microorganismes peuvent atteindre le milieu

Les microorganismes ne peuvent pas se rendre au milieu

L’entrée d’air n’est pas restreinte


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Longue période de temps

Bouillir bouillon de culture dans un flacon avec cou de cygne ouvert à l’air ambiant

La poussière et les microorganismes sont piégés dans le cou; n’atteignent pas le bouillonAucune croissance microbienne

Poussière


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Courte période de temps

Pencher flacon pour que le bouillon entre en contact avec la poussière

Croissance rapide des microorganismes

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18 -19e Siècle - Les Maladies

• Il est généralement accepté qu’il existe un lien entre la saleté et les maladies

• Croyance : il y a des mauvaises graines dans l’air appelé miasmes

• Les miasmes qui causent les maladies ont une mauvaise odeur

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Lister –Père de l’Antisepsie

• Observation:

– Remarque une incidence élevée d’infections des plaies suite aux chirurgies

• Propose que les microorganismes provenant de l’air ambiant sont responsables des infections

• Lister utilise l’acide carbolique, utilisé pour désodoriser les égouts, pour traiter les instruments, les plaies et les pansements

– Observe une réduction marquée dans l’incidence de la gangrène

• Cela à mener à l’application de chirurgies stériles 83

Pasteur – Les Maladies

• « Le rôle des infiniment petits dans la nature est infiniment grand »

• Propose la théorie germinale

– De nombreuses maladies sont causées par des microorganismes qui envahissent les humains, les animaux et d'autres hôtes vivants

• Premier a démontrer que les germes causent une maladie chez un macroorganisme

– Un germe est responsable du taux élevé de mortalité chez les vers de soie

– N’a jamais démontré que les germes causent des maladies chez les humains

84

29

19e Siècle - Robert Koch

• Observation:

– Des amas de bactéries (colonies) de différentes grosseurs, couleurs, et formes croissent sur les tranches de patates à l’air ambiant

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Colonies

86

• Conclusion:

– Les colonies sont des cultures pures originaires de cellules uniques de différentes bactéries puisqu’une colonie étalée de façon répétée génère des colonies identiques

Koch (suite)

• Problème :

– Plusieurs bactéries sont incapables de croître sur les patates!

• Solution :

– Utilise la gélatine comme agent de solidification

– Créa différents milieux solides à partir de liquides tels que le sang

87 87

30

Koch (suite)

• Désavantages de la gélatine

– Protéine qui est digérée par plusieurs bactéries

– Est liquide à des températures au-dessus de 28oC

• Solution – L’Agar

– Polysaccharide dérivé d’une algue

– Demeure solide à >37oC

– Fond à 100oC

– N’est pas digéré par la majorité des bactéries

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19e Siècle- Robert Koch

• Étudie la maladie de l’anthrax qui tue le bétail

• Fait croître la bactérie à partir du sang d’animaux malades en culture pure– Bacillus anthracis

• Observations:– Le sang d’animaux malades transmet la maladie

– Le microorganisme se retrouve seulement chez les animaux malades

– Le microorganisme crû en laboratoire transmet la maladie aux animaux sains

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Robert Koch

• Démontre un lien direct entre des germes spécifiques et une maladie précise:– 1875 – Identifie le germe responsable de l’anthrax

– 1882 – Découvre le germe responsable de la tuberculose (TB)

– 1883 – Découvre le germe responsable du choléra

90

31

Robert Koch (suite)

• Conclusion: Les microorganismes sont responsables des maladies

– Les pathogènes

• Ces résultats mènent Robert Koch à élaborer des lignes directrices pour l’association d’un microorganisme à une maladie

– Les postulats de Koch

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Postulats de Koch

• Le microorganisme doit être présent dans tousles cas de maladie, mais absent des organismes sains

• Le microorganisme suspect doit être isolé et cultivé en culture pure

• La maladie doit se développer quand le microorganisme isolé est inoculé dans un hôte sain

• Le même microorganisme doit être isolé à nouveau de l’hôte malade

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Limites des Postulats de Koch

• Ces postulats peuvent-ils être appliqués à tous les microorganismes causeurs de maladie?

– Pas tous les microbes peuvent être crûs en cultures pures

• Ex. Virus

– Pas tous les microbes peuvent être crus en labo

– La même maladie peut être causée par différents microbes

– Certaines maladies sont causées par une combinaison de microbes

93

32

Limites des Postulats de Koch (suite)

– Les microbes pathogènes peuvent se retrouver dans des individus sains

• Ex. État de porteur

– La maladie (les symptômes) peut survenir après la disparition du microorganisme

• Ex. Réponse immunitaire-maladie auto-immune

– Un hôte compatible n’est pas toujours disponible

• Ex. VIH

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Postulats Modifiés pour les Virus

• Le virus doit être isolé de l’hôte malade• Le virus doit être cultivé dans des cellules de

l’hôte• Le pouvoir pathogène du virus doit pouvoir être

éliminé par une filtration• Le virus doit causer une maladie avec des

symptômes semblables à l’original quand il est inoculé dans un hôte compatible

• Une réponse immunitaire contre le virus doit être induite suite à l’infection

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Postulats Modernes – Moléculaire

• Fredricks et Relman (1996):

– Une séquence nucléique qui appartient au pathogène putatif devrait être présent dans la plupart des cas de maladie infectieuse et préférentiellement dans les organes ou sites atteints

– Un plus faible nombre ou aucune copie de la séquence associée au pathogène devraient se trouver dans l’hôte ou les tissus qui ne sont pas atteints

– Le nombre de copies de la séquence associé au pathogène devrait diminuer avec la guérison

96

33

Postulats Modernes – Moléculaire

– La détection de la séquence précède la maladie ou le nombre de copies est corrélé à la sévérité de la maladie

– La nature du microorganisme inférée à partir de la séquence devrait être en accord avec les caractéristiques biologiques connue de ce groupe de microorganismes

– La cause microbienne fondée sur les évidences à base des séquences doit être reproductible

97

20e Siècle- Les Agents Antimicrobiens

• Alexander Fleming découvre un produit naturel d’un champignon qui tue les bactéries

• La Pénicilline

98

Colonie de Penicillium

Croissance inhibée

Croissance bactérienne

La Virologie – Les Virus

• 19e siècle– Charles Chamberland invente un filtre dont les

pores sont plus petits que les bactéries

– Demitri Ivanowsky démontre qu’un extrait d’une plante infectée est toujours infectieux après une filtration avec le filtre de Chamberland

• Conclut que l’agent est une toxine bactérienne

– Martinus Beijerinck (Père de la virologie) démontre que l’agent de Chamberland peut seulement se reproduire dans des cellules

• Appelle l’agent “contagium vivum fluidum” ou contagion vivante

99

34

L’Immunologie

• Une jeune laitière informe le médecin Edward Jenner qu'elle ne pouvait pas obtenir la variole parce qu'elle avait déjà été malade à partir du virus bovin

• 1796: Edward Jenner inocule une personne avec le virus de la vaccine bovine

– La personne a été protégée contre la variole

• Puisque le virus s’appelle Vaccinia, il nomme la méthode - vaccination

– La protection est appelée immunité100

La Microscopie

Les Colorations

101

Les Colorants

• Basique : Chargés positivement– Interagissent avec les groupements négatifs

• Ex. Membranes plasmiques

• Acide : Chargés négativement– Interagissent avec les groupements positifs

• Ex. Le verre

102

35

Colorations Positives

103

• Coloration du spécimen

Colorations Négatives

• Coloration de l’environnement de fond

104

A. Grand bacilleB. Petit bacille

Méthode

• Coloration simple:

– Un seul agent de coloration

– Colorant basique ou acide

– Coloration positive ou négative

– Permets de déterminer la taille, la forme, et l’arrangement des cellules

105

36

Les Formes Cellulaires

• Coccus:

– Sphères

– Division sur 1,2 ou 3 plans

– Nombre de plans de division donnent différents arrangements

– Arrangements typiques de différents genres bactériens

106

Les Cocci (Coccus)

107

Diplococcus(2)

Streptococcus(4-20)

Tétrade(4)

Staphylococcus(4-50)

ArrangementsPlans de division

Les Formes Cellulaires (suite)

• Bacilles :

– Bâtonnets

– Division sur seulement 1 plan

– Arrangements typiques de différents genres bactériens

108

37

Les Bacilles

109

Diplobacille(2)

Streptobacille(4 -12)

ArrangementsPlans de divisionBacille

(1)

Autres Formes Cellulaires

110

Bâtonnets incurvés

Typique des Vibrio

Spirales

Typique des Spirochètes

Coloration Différentielle - Coloration de Gram

• Divise les bactéries en deux groupes en fonction de la composition de la paroi cellulaire

• Gram Négatives & Gram Positives

111Rouge Mauve

38

Coloration de Gram - Principe

• Utilise une combinaison de deux colorants

– Coloration primaire - Cristal violet

• Mauve

– Coloration secondaire – Safranine

• Rouge

• Gram positif

– La paroi permet de piéger le 1er colorant

• Gram négatif

– La paroi ne permet pas de piéger le 1er colorant

112

Paroi Cellulaire

113

Méthode - Coloration Primaire

1. Coloration avec le cristal violet

2. Ajout d’iode de Gram (Mordant)+

Gram positif Gram négatif- - - - - - - - - - - - - - -Membrane plasmique - - - - - - - - - - - - - - -

Paroi: peptidoglycane LPS

+ + + + + + + + + + + + + +

114

39

Méthode - Étape Différentielle

3. Lavage à alcool

Gram positif Gram Négatif- - - - - - - - - - - - - - -Membrane plasmique - - - - - - - - - - - - - - -


+ + + + + + + + + + + + + +

Paroi est déshydratée et moins perméable – Complexe colorant + iode est piégé

Couche LPS est dissouteParoi est déshydratée, mais perméable– Complexe n’est pas piégé

115

Méthode - Contre Coloration

4. Coloration avec la Safranine

Gram positif Gram Négatif- - - - - - - - - - - - - - -Membrane plasmique - - - - - - - - - - - - - - -


+ + + + + + +

+

+ + + + + + + + + + + + + +

116

Sommaire

117

Fixation

Coloration primaire

Violet de cristal

Contre coloration

Safranine

Lavage

Décoloration

40

Gram Positif

• Colorées Mauves

– G + C faible

• Bacille ou bâtonnet– Sporulants: Genres Bacillus et Clostridium

– Non sporulants: Lactobacillus et Listeria

• Coccus ou sphère– Genres Streptococcus, Staphylococcus et Micrococcus

– G + C élevé

• Bacille ou bâtonnet– Genre Mycobactérium

118

Gram Négatif

• Colorées Rouges

– Protéobactéries, Bactéroïdes, Chlamydia, Spirochètes, Cyanobactéries, bactéries vertes/pourpre sulfureuses, etc.

– Majoritairement des bacilles

– Quelques genres sont des cocci:

• Genres Neisseria, Moraxella, & Acinetobacter

119

Coloration alcoolo-acido résistante

• Coloration diagnostique de Mycobactérium

– Pathogènes de la Tuberculose et de la Lèpre

– Paroi cellulaire avec acide mycoïque

120

http://medecinepharmacie.univ-fcomte.fr/bacterio_web/exa_microscopiques/mycobacteries.htm

41

Méthode

• Principe:

– Contenu élevé de composés similaires aux cires dans la paroi cellulaire, acide mycoïque, rend ces bactéries très imperméables aux colorants

121

Méthode (Suite)

• La paroi est rendue perméable par la chaleur

• Coloration avec de la fuchsine basique

– Refroidissement retourne la paroi à son état imperméable

• Colorant est piégé

• Lavage avec de l’alcool acide

– Étape différentielle

• Mycobactéries retiennent le colorant

• Autres bactéries perdent le colorant

122

Coloration de Spores

• Spores:

– Cellule bactérienne différentiée

– Résistante à la chaleur, la déshydratation, les ultraviolets, et différents traitements chimiques

– Typique des bacilles Gram positifs

• Genres Bacillus et Clostridium

– Conditions défavorables induisent la sporogénèse

• Différenciation de cellule végétative à l’endospore

123

42

Coloration au Vert de Malachite

• Perméabilisation des spores par la chaleur

• Coloration primaire au vert de malachite

• Lavage

• Contre coloration à la safranine124

Cellules végétatives

Spores

Endospore

Sporangium

Colorations Fluorescentes

• Utilise la lumière UV

• Substance fluorescente absorbe la lumière UV et émet de la lumière visible

– Colorants fluorescents• Colorants vitaux

• Colorants métaboliques

– Anticorps conjugué• Immunofluorescence

125

Colorants Fluorescents – Coloration Vitale

• Combinaison de 2 colorants– Vert de SYTOX

• Colorant vert

• Coloration de l’ADN

• Colore seulement les cellules mortes– Cellules vivantes – la membrane est

imperméable au colorant

– Cellules mortes – membranes endommagées sont perméables au colorant

– DAPI• Colorant bleu

• Coloration de l’ADN

• Colore les cellules mortes ou vivantes

126

Mortes Vivantes

43

Colorants Fluorescents – Coloration Métabolique

• CTC

– Colore seulement les cellules qui font la respiration• Colorant est réduit par le succinate déshydrogénase à un

produit rouge fluorescent

127

Métabolismeactif Inactif

Immunofluorescence

• Utilise un anticorps qui reconnaît une caractéristique spécifique à la surface du microorganisme

• L’anticorps est conjugué à un fluorochrome

• Le fluorochrome émet de la lumière visible quand il est excité par les UV

• Permet la discrimination de différentes bactéries

128

Anatomie Bactérienne

129

44

Dimensions

• 1-4m

– Rapport élevé de la superficie par rapport au volume

• Favorise la diffusion et l’absorption– Prise de nutriments et élimination de déchets

– Croissance rapide

– Densité cellulaire élevée

130

Membrane Plasmique

• Propriétés et Fonctions – Recouvre toute la cellule

• Approx. 8nm d’épaisseur

– Sépare l’extérieur de l’intérieur

– Barrière sélective

– Permet la concentration de certains composés

– Permets l’excrétion des déchets

– Lieu de plusieurs processus métaboliques• ex. Respiration

– Lieu de génération d’ATP

131

La Bicouche Lipidique

132

45

Membrane Plasmique

• Frontière de Perméabilité

– Maintien l’environnement cellulaire interne:

• Hypertonique

– Problème:

• Comment la cellule obtient-elle des nutriments?

133

Perméabilité de la Membrane

• Substance Taux de prise

• Eau 100

• Glycérol 0.1

• Tryptophane 0.001

• Glucose 0.001

• Ion de chlorure 0.000001

• Ion de sodium 0.0000001

134

Passage Passif des Solutés

• Passage de molécules (solutés) au travers de la membrane sans investissement d’énergie

• Taux de passage est une fonction du gradient de concentration

• Ne peut pas opérer contre un gradient de concentration

• Ne peut pas créer un gradient de concentration• Deux types:

– Diffusion passive• Indépendant d’un transporteur

– Dépendant de la perméabilité membranaire

– Diffusion facilitée• Dépendant d’un transporteur

– Indépendant de la perméabilité membranaire135

46

Diffusion Passive

136

Cinétique de la Diffusion Passive

137

Tau

x d

e p

rise

du

glu

cose

(v)

Concentration externe de glucose

Co

nce

ntr

atio

n in

tern

e d

e gl

uco

se

Temps


Cinétique de la Diffusion Facilitée

138

Tau

x d

e p

rise

du

glu

cose

(v)


Co

nce

ntr

atio

n in

tern

e d

e gl

uco

se

Temps

Concentration externe de glucoseTaux de saturation vmax

1/2 vmax= Km

Km: représente l’affinité du transporteur pour le substrat

* Le plus faible le Km le plus élevé est l’affinité

47

Transport - Actif

• Passage de molécules au travers de la membrane qui dépend sur un investissement d’énergie

– ATP ou gradient de protons

• Passage dépend d’un transporteur

• Taux de passage n’est pas une fonction du gradient de concentration

• Peut opérer contre un gradient de concentration

• Peut créer un gradient de concentration

139

Cinétique du Transport Actif

140

Tau

x d

e p

rise

du

glu

cose

(v)


Co

nce

ntr

atio

n in

tern

e d

e gl

uco

se

Temps

Concentration externe de glucoseTaux de saturation vmax

1/2 vmax= Km

Km: représente l’affinité du transporteur pour le substrat

* Le plus faible le Km le plus élevé est l’affinité

Transport – Translocation de Groupe

• Passage et conversion de molécules au travers de la membrane avec investissement d’énergie

• Passage est dépendent d’un transporteur

• Indépendant d’un gradient

• Peut créer un gradient

141

48

Les Transporteurs

• Protéines amphipathiques

• Protéines transmembranaires (Intégrale)– Porines

– Uniporteur

– Symporteur

– Antiporteur

• Utilisés pour le transport…– Facilité

– Actif

– Translocation de groupe

142

Porines

• Structures dans la membrane externe des bactéries Gram-négatives

• Diffusion facilitée de composés de faibles poids moléculaires

• Canaux pour petites molécules hydrophiles

• Trimères protéiques

• Semi-sélectives

– Taille

– Propriétés ioniques 143

Les UNIporteurs

144

• Sélectif

• Utilisé pour diffusion facilitée ou transport actif

49

Les SYMporteurs

145

• Sélectif


Les ANTIporteurs

146

• Sélectif


Sommaire

147

Propriétés D. P. D. F. T. Actif Transloc.

Transporteur - + + +

Travail contre gradient

Non Non Oui Oui

Spécificité Non Oui Oui Oui

Dépense d’énergie Non Non Oui Oui

En fonction de la perméabilité

Oui Non Non Non

Transformation Non Non Non Oui

50

Osmose : Diffusion de L’Eau

• Diffusion de l’eau au travers d’une membrane semi-perméable séparant deux solutions dont les concentrations en solutés sont différentes

• Le transfert de solvant se fait à partir de la solution la moins concentrée en soluté (hypoosmotique) vers la solution la plus concentrée (hyperosmotique) jusqu'à l'équilibre (isoosmotique)

148

Osmose : Diffusion de L’Eau

• Le passage de l’eau est influencé par la concentration de solutés

– Deux types de solutés

• Perméable à la membrane

• Imperméable à la membrane

– Tonicité

• Concentration totale de solutés dissociés imperméables

– Osmolarité

• Concentration totale de solutés perméables + imperméables dissociés

149

Tonicité Vs Osmolarité

• La tonicité cause un mouvement net de l’eau d’une concentration plus faible de solutés imperméables à une concentration plus élevée

– Cause un changement du volume

150

Perméable

Imperméable

51

Tonicité Vs Osmolarité

• L’osmolarité ne cause pas un mouvement net d’eau

– Pas de changement de volume

151

Perméable

Imperméable

Calcul de la Tonicité

• Concentration totale de solutés dissociés non perméables

– Ex. 1 molaire NaCl → 1 molaire Na+ + 1 molaire Cl-

• 2 osmoles

– 1 molaire CaCl2 → 1 molaire Ca+ + 2 molaire Cl-

• 3 osmole

– 1 molaire glucose

• 1 osmole

– 1 molaire glucose + 1 molaire glycérol (perméable)

• 1 osmole152

Calcul de l’Osmolarité

• Concentration totale de solutés dissociés

– Ex. 1 molaire NaCl → 1 molaire Na+ + 1 molaire Cl-

• 2 osmoles

– 1 molaire CaCl2 → 1 molaire Ca+ + 2 molaire Cl-

• 3 osmole

– 1 molaire glucose

• 1 osmole

– 1 molaire glucose + 1 molaire glycérol (perméable)

• 2 osmole

153

52

Tonicités Relatives

154

Perméable

Imperméable

Hypertonique Hypotonique Hypertonique Hypotonique

Tonicités Relatives

155

Perméable

Imperméable

Isotonique Isotonique

Osmolarités Relatives

156

Perméable

Imperméable

Hyperosmotique Hypoosmotique Hyperosmotique Hypoosmotique

53

Osmolarités Relatives

157

Perméable

Imperméable

Isoosmotique Isoosmotique

Structures Externes à la Membrane

158

Fimbriae

Membrane

Paroi

Flagelle

ADN

Cytoplasme

Ribosomes

Capsule

Paroi Cellulaire

• Fonctions:

– Résister à la pression osmotique

• La pression osmotique est une fonction de la différence dans la concentration des solutés imperméables

– Confère la forme cellulaire

159Ratatiné

RatatinéLyse

TurgideFlaccide

Normale

54

Sommaire des Parois

160

Membrane plasmique Membrane plasmique Membrane plasmique

Periplasme

Peptidoglycane Peptidoglycane Peptidoglycane

PorineLPS

Lipide A

Porine

Acide Mycoïque

Gram Positif Gram Négatif Alcoolo acido-résistant

La Paroi - Unité de Peptidoglycane

161

NH

Ala

Glu

Ala

La Paroi - Couches Multiples de Polymères de Peptidoglycanes

162

• Gram négatifs

– 1-2 couches

• Gram positifs

– 10-30 couches

55

Pontages entre les Polymères de Peptidoglycanes chez les Gram -

163

Acide N-acétylmuramique

N-acétylglucosamine

ala

glu

DAP

alaala

ala

DAP

glu

Acide N-acetylmuramique

N-acétylglucosamine

ala

ala

lys

glu


N-acetylglucosamine

Pontages entre les Polymères de Peptidoglycanes chez les Gram +

164


N-acetylglucosamine

ala

glu

lys

alagly

glygly

glygly

Assemblage de la Paroi

• Clivage par autolysine

• Sous unités préformées ajoutées

• Pontages créés (transpeptidation)

165

56

Parois des Bactéries Gram – et +

166

Acide techoïque

Membrane plasmiqueBicouche lipidique

Couche épaissede peptidoglycanes

O-Polysaccharides

Membrane plasmiqueBicouche lipidique

Mince couche depeptidoglycanes

Porines

Phospholipides

LipopolysaccharidesLipide A

Espace périplasmique

Composés qui Agissent sur la Paroi

167

Croissance sans pénicilline

Croissance avec pénicilline

Les Bêta-Lactamines: inhibent la transpeptidation

Les ß-lactamines agissent seulement sur les bactéries en croissance active

Composés qui Agissent sur la Paroi

• Le Lysozyme

– Clive les liens ß-1-4 entre la N-glucosamine et l’acide acétyle-muramique

– Mode d’action semblable aux autolysines

– Agit sur les bactéries en croissance ou en absence de croissance

168

57

Couche LPS

• Caractéristiques :

– Membrane externe seulement chez bactéries Gram négatives

– Lipopolysaccharides impliqués dans le pouvoir pathogène

• Lipide A

– Imperméable aux grosses protéines, polysaccharides et H+

169

Glycocalyx

• Couche de polysaccharides ou polypeptidique qui entoure la cellule– Aussi appelée polysaccharide extracellulaire (PSE)

• Faite à l’intérieur de la cellule puis sécrété• Deux types:

1. Couche visqueuse– Faiblement organisée et attachée

2. Capsule– Hautement organisée et fermement attachée

• Fonctions:• Protège contre l’assèchement• Protège contre la phagocytose• Permet l’adhésion• Résistance à l’environnement

170

Glycocalyx - Capsule

• PSE fermement attachée à la paroi cellulaire

• Permet l’adhésion aux surfaces

• Protection contre la phagocytose

– Facteur de virulence

171

58

Glycocalyx - Couche Visqueuse

• PSE fixé de façon lâche à la paroi cellulaire

• Matrice des biofilms

• Permet l’adhésion aux surfaces

• Protection contre la phagocytose

– Facteur de virulence

– Protection contre les conditions environnementales

• Assèchement

• Antibiotiques

172

Fimbriae

• Minces fibres creuses

• Composées de sous-unités protéiques

• Permettent l’adhésion

• Associées au pouvoir pathogène

173

Pouvoir Pathogène des Fimbriaes

174

59

Motilité Bactérienne

• Glissement

– Petites particules de protéines rotatives (roulement à billes) ou sécrétion de surfactants

• Nage

– Flagelles

• Longs appendices rigides et minces composés d’un polymère d’une protéine; la flagélline

175

Structure du Flagelle

176

Filament FilamentCrochet

Peptidoglycane

Membrane plasmique

Flagelle de Gram positif Flagelle de Gram négatif

Peptidoglycane

Membrane plasmique

Membrane externe

Anneaux d’ancrage

Espace périplasmique

Motilité Bactérienne (Suite)

• Vésicules gazeuses-Appareil de flottaison

– Petites structures cylindriques creuses et rigides composées de deux protéines

– Imperméables à l’eau

– Perméables aux gaz atmosphériques

– Retrouvées chez les bactéries aquatiques

– ex. Cyanobactérie

177

60

Motilité Bactérienne (Suite)

• Magnétosomes-Bactéries Magnétotactiques

– Chaînes de particules magnétites

• Fe3O4

– Chaque particule représente un aimant miniature

– Permettent de s’orienter vers les pôles

178

Anatomie des Cellules Eucaryotes

179

Paroi Cellulaire

• Présente chez plusieurs microorganismes eucaryotes

180

DiatoméesLevure Champignons Algues

• Présente chez quelques macroorganismes

• Composés de divers polysaccharides, tels que la cellulose, la chitine et les glucans

61

Membrane Plasmique

• Même architecture que celle des procaryotes

– Bicouche lipidique

• Problème- Rapport surface/volume plus petit

– Passage moins efficace

– Solution - Contient des stérols

• Cholestérol

• Augmente la fluidité et la perméabilité aux composés non polaire

181

Cytosquelette

• Réseau interne protéique de microfilaments, filaments intermédiaires et microtubules

– Confère la forme cellulaire

– Permet la création de compartiments

– Utilisé pour le transport interne

– Permet la motilité

182

Motilité Eucaryote

• Flagelles et Cils

– Cylindres flexibles

– Composés de tubuline

• Extension du cytosquelette

• Recouverts de la membrane plasmique

183

62

Organites Eucaryotes

• Architecture:

– Compartiments enveloppés de bicouches lipidiques

184

Mitochondrie/Chloroplaste Synthèse d’ATP

Noyau Génome

Appareil de Golgi Transport-Export

Réticulum endoplasmique Synthèse de protéines

Lysosome Digestion

La Nutrition

Macronutriments requis pour la biosynthèse: C,H,N,O,P,S 185

Le Carbone

• Requis pour la synthèse de tous les organiques– Glucides

– Lipides

– Protéines

– Acides nucléiques

• Sources– Organiques

• Monosaccharides, disaccharides, polysaccharides, protéines, lipides, acides nucléiques, phénols, etc.

– Inorganiques• CO2 et CO

186

63

Le Phosphore

• Requis pour la synthèse des :


– Phospholipides

– ATP

• Sources:

– Organiques et inorganiques

• La forme inorganique est la plus utilisée

187

L’Azote

• Requis pour la synthèse des:

– Acides aminés


– Le peptidoglycane

• Sources:

– Organiques: acides aminés

– Inorganiques: NH3, NO3 & N2

188

Le Soufre

• Requis pour la synthèse des:

– Acides aminés (Cystéine/Méthionine)

– Vitamines (thiamine et biotine)

• Sources:

– Organiques: acides aminés

• Cystéine et méthionine

– Inorganiques:

• S, SO4

189

64

L’Hydrogène et l’Oxygène

• Requis pour la synthèse de tous les organiques!!– Glucides– Lipides– Protéines– Acides nucléiques

• Sources: – Organiques:

• Tout composé organique

– Inorganiques: • H2 (Méthanogènes seulement)• H2O (Principalement les autotrophes)

190

Classification Nutritionnelle

• Source de Carbone

– Hétérotrophes :

• Molécules organiques préformées

– Autotrophes:

• Molécules inorganiques– CO2 et CO

191

Classification Nutritionnelle (Suite)

• Sources d’énergie– Phototrophes:

• Lumière

– Chimiotrophes: • Oxydation de composés organiques et inorganiques

• Sources d’e-– Organotrophes:

• Molécules organiques réduites

– Lithotrophes: • Molécules inorganiques réduites

192

65

Types Nutritionnels

• Nomenclature:

– Source de Carbone-d’Énergie-d’Électrons

• Ex. Autotrophes photolithotrophes

• Hétérotrophes photoorganotrophes

• Autotrophes chimiolithotrophes

• Hétérotrophes chimioorganotrophes

193

Besoin de nutriments

• Prototrophes vs. Auxotrophes

– Prototrophe

• Une espèce ou une souche d’un microbe capable de croître dans un milieu minimal qui inclut une source organique ou inorganique de carbone et des sources inorganiques de tous les autres nutriments

– Auxotrophe

• Une espèce ou une souche d’un microbe qui requière un ou plusieurs nutriments organiques (tels qu’acides aminés, nucléotides, vitamines, etc.) pour la croissance

Production d’Énergie

• L’obtention d’énergie dépend des réactions d’oxydoréductions

195

Ae-e- A

B Be-e-

A donne des électrons à B (ou réduit B)

B accepte des électrons d’A (ou oxyde A)

66

Potentiel de réduction ou potentiel redox

• Mesure de la tendance (volonté) d’un composé chimique d’accepter des électrons et donc d’être réduit

– Unité de mesure : Eo (volts)

• Le plus négatif est Eo le plus faible le potentiel d’oxydation

– Plus grande tendance de donner plutôt que d’accepter des électrons

• Le plus positif est Eo le plus élevé le potentiel d’oxydation

– Plus grande tendance d’accepter plutôt que de donner des électrons

196

Redox Vs Énergie

197

ΔEo

Eo: -0.5

Eo: +0.5

A

B

AH + B → A + BH : ΔEo= -1.0 ; Énergie produite

↑Eo = ↑Énergie = ↑d’ATP

Eo = EoDonneur - Eo

Capteur

A + BH → AH + B : ΔEo= +1.0 ; Énergie investie

Production d’Énergie (suite)

• Oxydatif-Respiration

– Aérobie

• O2 utilisé comme capteur final d’e-

– Anaérobie

• Capteur final d’e- inorganique autre que O2 utilisé

• Fermentation

– Capteur final d’e- organique utilisé

198

67

Métabolismes Énergétiques Microbiens

• Sentiers glycolytiques

• Respiration

• Fermentation

• Chimiolithotrophie

• Photosynthèse

199

Sentiers Glycolytiques

• Glycolyse:

– Plus commun des sentiers glycolytiques

– Fait par la majorité des chimiotrophes

– Oxydation partielle du glucose au pyruvate

– Production nette de 2 ATP

– 2 NAD sont réduits au NADH

200

Chacune de ces étapes procède deux fois pour chaque molécule de glucose

Respiration

• Caractéristiques

– Pyruvate est complètement oxydé au CO2

– NADH est oxydé au NAD

• Essentielle pour continuer l’opération des sentiers glycolytiques

– Utilise un accepteur d’électron inorganique

• Respiration aérobique: Capteur final d’e- O2

• Respiration anaérobique : Substance inorganique autre qu’O2 utilisée en tant que capteur final

– Ex. nitrate, nitrite, sulfate

– ATP additionnels sont faites

68

4C

Respiration-Cycle de Krebs

• Sommaire/1 molécule de pyruvate:– Équivalences d’énergie

• 1 ATP

– Équivalences de réduction• 4 NADH• 1 FADH

– Composés d’un carbone• 3 CO2

– Intermédiaires biosynthétiques de 4C• α-kétoglutarate• Succinate• Oxaloacétate

202

Respiration: Chaîne de Transport d’Électrons

• Respiration aérobie:

– Capteur final d’e-: O2

– 3 ATP/NADH

– 2ATP/FADH

• Respiration anaérobie:

– Capteur final d’e- autre que O2

• NO3, NO2, SO4, etc.

203

Fermentation

• Caractéristiques

– Pyruvate est réduit à des acides organiques ou alcool

– Capteur final d’e- est organique

– NADH est oxydé au NAD:

• Essentielle pour continuer l’opération des sentiers glycolytiques

– O2 n’est pas requis

– Aucun ATP additionnel de faits

– Des gaz (CO2 et/ou H2) peuvent être relâchés

69

Fermentation - Lactique

205

• Capteur d’électron organique - Pyruvate• Régénération de NAD +

Fermentation - Éthanolique

206

• Capteur d’électron organique - Acétaldéhyde• Régénération de NAD +

Lithotrophie

• Caractéristiques– Utilise un donneur d’e- inorganique réduit

• Ex. Nitrite, soufre, hydrogène

– Les e- sont passés au travers d’un sentier de transport d’électrons

• Couplé à la synthèse d’ATP et NADH

– Les e- sont utilisés pour réduire un capteur final d’e-• O2 → H2O ou CO2 → Méthane

– ATP et NADH sont utilisés pour convertir le CO2 à des sucres

• Cycle de Calvin - autotrophes

http://fig.cox.miami.edu/~cmallery/150/makeatp/makeatp.htm

http://fig.cox.miami.edu/~cmallery/150/makeatp/makeatp.htm

70

Chemolithotrophie – CTE

168

NADH dehydrogenase Ubiquinone Cytochrome Cytochrome

NAD+

NADH

2H+ + ½ O2

H2O

2e- 2e- 2e-

Donneur inorganique d’e- (ex. Fe+2)

Transport d’e- inverseApport d’énergie requis

Transport d’e-Production d’énergie

Potentiel Rédox: Eo (V)- 0.5 + 0.8

Sommaire des Sentiers Chimiotrophiques

• Glycolyse– Oxydation partielle du glucose au pyruvate

• Capteur d’e- : NAD+

• Rendement d’ATP: 2

• Respiration aérobique– Cycle de Krebs: oxydation du pyruvate au CO2

• Capteur d’e-: NAD+ et FAD+


– CTE : oxydation de FADH et NADH• Capteur d’e- : O2

• Rendement d’ATP: 2/FADH et 3/NADH209

Sommaire des Sentiers Chimiotrophiques

• Respiration anaérobique

– Cycle de Krebs: Oxydation du pyruvate au CO2

• Capteur d’e-: NAD+ et FAD+


– CTE: Oxydation de NADH et FADH– Capteur d’e- : Inorganique autre que O2

– Rendement d’ATP: ‹‹2/FADH et ‹‹3/NADH

• Lithotrophie• CTE: Oxydation d’une source d’e- inorganique

– Capteur d’e- : O2 ou CO2

210

71

Photosynthèse

• Caractéristiques:

– Donneur d’e- réduit un pigment photosynthétique

– L’énergie lumineuse rend le potentiel redox du pigment photosynthétique réduit plus négatif

– Les e- sont passés au travers d’un sentier de transport d’électrons

• Couplé à la synthèse d’ATP

– Les e- sont utilisé pour réduire un capteur final d’e-

– ATP est utilisés pour convertir le CO2 à des sucres• Cycle de Calvin - autotrophes

211

Photosynthèse – 2 Types

• Anoxygénique - Cyclique

– Donneur d’e-: Organique ou inorganique (H2S, S ou H2)

– Capteur final d’e- : Pigment photosynthétique oxydé

• Oxygénique- Non-cyclique

– Donneur d’e-: H2O

• H2O + Pigox → ½ O2 + Pigred

– Capteur final d’e- : NAD ou NADP

212

Photosynthèse Anoxygénique

213

Bch

Cyt

Cyt

Cyt

+0.25

+0.0

-0.5

+0.5

-0.25

-1.0

EoV

P870Pigment capteuroxydé

Donneur d’e-H2S, S, H2

e e

e e

72


214

Bch

Cyt

Cyt

Cyt

+0.25

+0.0

-0.5

+0.5

-0.25

-1.0

EoV

e e

P870


215

Bch

Cyt

Cyt

Cyt

+0.25

+0.0

-0.5

+0.5

-0.25

-1.0

EoV

P870

e e


216

P870

P870

Bch

Cyt

Cyt

Cyt+0.25

+0.0

-0.5

+0.5

-0.25

-1.0

Donneur d’e-H2S, S, H2

EoV

73

Photosynthèse Oxygénique

217

P680

P680

ch

Cyt

Cyt

+0.25

+0.0

-0.5

+0.5

-0.25

-1.0

P700

P700

ch

Cyt

Cyt

NADPou

NADH2O

1/2 O2+ 2H

EoV

Comparaison des Photosynthèses

218

Caractéristiques

Non cyclique Cyclique

CyanobactérieBactéries

vertes/pourpre sulfureuses

Bactéries vertes/pourpre non sulfureuses

Donneur d’e- H2OComposés de

soufreOrganique ou H2

Production d’O2 Oui Non Non

Capteur d’e- NAD ou NADPPigment

PhotosynthétiquePigment

Photosynthétique

Environnement Aérobie Anaérobie Anaérobie

Les Milieux de Culture

219

74

La Complexité Nutritionnelle

• La complexité nutritionnelle est une fonction de la capacité biosynthétique

• Plus élevée est la capacité biosynthétique le plus faible sont les besoins nutritionnels

220

• Est-ce que les prototrophes ont des besoins

nutritionnels plus élevée que les auxotrophes?

• Est-ce que la capacité biosynthétique est plus

élevée chez les prototrophes?

Milieux Complexes

• À base d’ingrédients complexes et riches

– Ex. Extraits de protéines de soja

– Extraits de protéines de lait

– Produits sanguins

– Jus de tomate, etc.

• Composition chimique exacte inconnue

• Peuvent être sélectifs et/ou différentiels

221

Milieux de Composition Définie

• Composition chimique connue

– Peut contenir jusqu’à 80 ingrédients différents

– Peut être très simple

– Permet la croissance d’un nombre restreint de microorganismes

– La composition est très variable en fonction du microorganisme

• Peuvent être sélectifs et/ou différentiels

222

75

Milieux Sélectifs

• Contiennent des composés qui inhibent ou tuent les organismes non désirés

– Ex. Milieu contenant de la pénicilline permet seulement la croissance des microorganismes résistants à la pénicilline

223

Milieux Différentielles

224

• Permettent de distinguer différentes espèces

• Contiennent souvent des indicateurs de pH

– Permettent de distinguer différents métabolismes

Production d’acide change le milieu au jaune

Production d’alcalins change le milieu au rouge

Paramètres Environnementaux

• Exigences d’oxygène

• pH

• Température

• Concentration de solutés/Disponibilité d’eau

225

76

Exigence d’Oxygène

• Aérobie:– Besoin absolu d’oxygène pour survivre

– L’oxygène est utilisé comme capteur final d’électron

– L’oxygène est utilisé par les bactéries qui utilisent un métabolisme d’oxydation ou de respiration aérobie

• Microaérophilie:– Besoin absolu d’oxygène à de faibles

concentrations

– Concentrations élevées sont nocives226

Exigence en Oxygène (Suite)

• Anaérobie/Aérotolérant:– L’oxygène est toléré, mais n’est pas requis

• Anaérobies facultatives:– Besoin d’oxygène facultatif

– Peuvent choisir d’utiliser l’oxygène ou non

– Possèdent un métabolisme oxygène-dépendant et un métabolisme oxygène-indépendant

• Anaérobies stricts ou obligatoires:– L’oxygène n’est pas utilisé ni toléré; ne peuvent pas

survivre en présence d’oxygène

227

La Température

228

• Les microorganismes sont poikilothermique– Ne contrôlent pas leur température

• Différentes espèces ont différents optimums

77

pH

229

Contrôle du pH

• Perméabilité sélective de la membrane

• Antiporteurs K+/H+ ou Na+/H+

• Tampons protéiques

• Chaperons

• Excrétion de déchets acides ou alcalins

230

Activité de l’Eau (aw)

231

• Mesure de la disponibilité d’eau

– aw : 1% de l’humidité relative

aw (Externe) aw (Interne)

Pourquoi?

Extérieur Intérieur Eau

Soluté

78

232

Contrôle de l’aw

• Contrôle de la concentration interne de solutés compatibles:

– Soluté qui permet le métabolisme même quand sa concentration interne est élevée

• Acides aminés, glucides

233

234

79

Le Suffixe “phile” Vs “tolérant”

• -phile• Suffixe “phile” décrit condition optimale où le microbe

peut croître à une vitesse maximale– Ex. Thermophile: la croissance du microbe se fait à vitesse

maximale à une température élevée et non faible

• -tolérant• Suffixe “tolérant” décrit une condition non optimale où

le microbe peut survivre– Il n’y a pas de croissance ou la croissance se fait à une vitesse

réduite

» Ex. Thermotolérant: le microbe survit à des températures élevées, mais préfère des températures plus faibles

235

La Croissance Bactérienne

236

Croissance Bactérienne

• Augmentation du nombre de cellules

• La bactérie se reproduit par fission binaire

– (12, 24….2n)

• Les mesures de la croissance représentent des suivis des changements dans le nombre total de cellules ou de la masse des cellules

237

80

Fission Binaire

• Reproduction asexuée

– Réplication d’ADN élongation cellulaireformation du septum septum complété et formation de la paroi séparation cellulaire et formation de cellules filles

• La quantité de toutes les molécules double : protéines, ADN, ARN, lipides pour les membranes, matériaux de la paroi, etc.

• Tout est distribué de façon quasi égale

238

Un

e g

én

éra

tio

n

ADN

Réplication

ADN

Élongation

cellulaire

Formation du septum

Formation du

septum complété et

synthèse de la

paroi

Séparation des cellules239

Croissance en Culture Discontinue (Batch)

• Système FERMÉ

– Aucun ajout de nouveaux nutriments

– Pas d’élimination des déchets

– Les cellules ne sont pas retirées

• Ex. Production de yogourt, fermentation de la bière, infection sanguine

• La densité cellulaire augmente jusqu’à ce que quelque chose devienne limitant

240

81

Profil de Croissance en Culture Discontinue

241Temps

Inoculation (Temps = 0)

Log

10

du n

om

bre

de c

ellu

les

Latence Exponentielle Stationnaire Mortalité

Phase de Latence ou d’Adaptation

• Aucune augmentation dans le nombre ou la masse de cellules

• Synthèses de composantes requises pour la croissance dans un milieu donné

– Adaptation métabolique

242

Phase Exponentielle ou Logarithmique

• Développement et division cellulaire à vitesse maximale

• Le nombre et la masse cellulaire doublent à des intervalles réguliers

• Population en équilibre physiologique et biochimique

• Nombre et la masse de cellules augmente par un facteur exponentiel (2n)

– n = nombre de division ou de générations243

82

Division Exponentielle

244

2e doublement

3e doublement

4e doublement

Nb final de cellules (N) = nombre initial de cellules (N0) X (2n)

n = nombre de générations

1er doublement

Paramètres de Croissance Logarithmique

• Temps de génération: g

– Temps requis pour que la densité cellulaire double

• g = Δt/n

• Constante du taux de croissance: k

– Nombre de fois que la densité cellulaire double dans une heure

• k = n/Δt (Générations/heures)

245

Paramètres de Croissance Logarithmique

• Taux de croissance: µ

– Taux auquel la densité cellulaire change en fonction du temps

• µ = ln2/g (cellules/minute)

• Nombre de division : n

– Nombre de fois que la densité cellulaire double

• N = No (2n)

246

83

Calcul

• Après 4 h de croissance une culture d’E.colipasse de 100 cellules à 6.6 X 106 cellules

– Quel était n pour la période de 4h?

– Quel est le temps de génération?

– Quel est la constante du taux de croissance?

– Quel est le taux de croissance?

247

Calcul


– No: 100; N: 6.6 X 106 , t: 4h ou 240 min.

• Quel était n pour la période de 4h?

– N = No (2n); 6.6 X 106 = 100 (2n); 6.6 X 104 = 2n

– Log 6.6 X 104 = nLog2; 4.8 = n ( 0.301); n= 16

• Quel est le temps de génération?

– g = Δt/n; g= 240min./16 = 15min.

248

Calcul


• Quel est la constante du taux de croissance?

– k = n/Δt; k = 16/4h = 4

• Quel est le taux de croissance?

– µ = ln2/g; µ = ln2/15min.; µ = 0.69/15min.

– = 0.046 cellule/min.

249

84

Calcul

• E. coli a un temps de génération de 20 minutes. Si vous commencez avec 1 cellule d’E. coli combien en aurez-vous après 5 heures?– No:1; t: 300min.; g: 20min.– n= t/g; n= 300/20 = 15– N = No(2n); N = 1 (215); N= 32768

250

Calcul

• Une cellule bactérienne unique de 10µm possède une constante du taux de croissance de 0.5 génération/h. Quelle durée de temps minimum serait requise pour cette bactérie de se diviser suffisamment de fois pour atteindre la fin du monde à partir d’un point donnée?– Circonférence de la terre: 40 000 Km ou 4 X 1013µm – Nombre de cellules minimum (N): 4 X 1013µm /10µm– No:1; k: 0.5 génération/h– N = No(2n); 4 X 1012cellules = 1 (2n); n = 41.9– 41.9 génération/0.5g/h = 83.8h

251

Profil de Croissance

252

Tous les paramètres de croissance doivent être déterminés à partir de la phase logarithmique!Dans ce cas-ci, entre 40-130 min.

85

Lecture d’une Échelle Logarithmique

253

Quelle est cette valeur?

106 107 108 109

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Déterminer le Temps de Génération

254

Méthode 1:• Choisir deux points qui représentent

un doublement du nombre de cellules

• Ex. 10 et 20• Déterminer l’écart de temps

Méthode 2:• Choisir n’importe quel deux-points et

déterminer les coordonnés. (Nombre de cellule et temps)

• Calculer n pour l’écart de temps• Calculer g: Δt/n

g

Phase Stationnaire

• Arrêt de la croissance cellulaire

• Population n’est plus en équilibre

• Arrêt en raison d’un manque de nutriments, d’oxygène ou à une accumulation excessive de déchets, etc.

• Représente le rendement de croissance maximal sous les conditions données– Yg : Masse de microorganismes formés/Masse (g) de

substrat consommé

– Ym: Masse de microorganismes formés/mole de substrat consommé

255

86

Phase de Mortalité

• Perte de viabilité exponentielle en raison d’un manque de nutriments ou d’une exposition prolongée à des déchets

• Pas nécessairement une perte de masse

256

Mesures de Croissance

• Énumération des Microorganismes

– Abondance relative

• Mesures de turbidité

– Comptes directs

• Comptes absolus

– Comptes viables

• Nombre absolu des bactéries en croissance

257

Mesure de la Turbidité

• Mesure la quantité de lumière qui peut traverser un échantillon

• Le moins de lumière qui traverse l’échantillon le plus dense est la population

• Mesure la densité optique ou le pourcentage de transmission

258

87

Mesure de la Turbidité

• Spectrophotomètre (A600):

– Mesure de la Densité Optique (D.O.)

259

Lumière

600nm

Détecteur…. lecture

Lecture différente

260

0

2.0

1.0

D.O. 600nm % Transmission

100

0

50

Densité cellulaire

261

•Avantages:

– Rapide

• Désavantages:

– Mesure relative

– Ne distingue pas vivant de mort

– Ne distingue pas bactéries de détritus

– Ne distingue pas entre différents types de microbes

88

Problème

• Après 12h de croissance, le pourcentage de transmission d’un bouillon de culture était 0.02. Si le taux de croissance de cette culture est 0.01 cellule/min., quelle devait être le pourcentage de transmission au temps 0?

262

Solution

• t: 12h; N: 0.02, µ: 0.01; Désire No

– µ =ln2/g; Donc g= ln2/µ = 69 min.

– g = t/n; donc n= t/g = 720min/69min = 10.4

– N=No(2n)

• Notez: Le pourcentage de transmission serait plus élevé au temps 0 ou No

• Donc N=No(2-n)

– 0.02=No(2-10.4); No = 0.02/0.0007 = 27%

263

Comptes Directs

• L’échantillon à être énuméré est appliqué à une lame d’hématimètre qui retient un volume fixe dans une cellule de comptage

– Le nombre de cellules est compté

– Le nombre de cellules dans le volume donné est déterminé

264

89

Hématimètre

• Cette lame possède 2 cellules de comptage indépendantes

265

Déterminer le Compte Direct

266

• Compter le nb de cellules dans 3 carrés indépendants

– 8, 8 et 5

• Faire la moyenne

– (8 + 8 + 5)/3 =7

– Donc 7 cellules/carré

Déterminer le Compte Direct (suite)

267

• Calculer le volume d’un carré:

= 0.1cm X 0.1cm X 0.01cm= 1 X 10-4cm3 ou ml

• Diviser le nb moyen de cellules par le volume d’un carré

– Donc 7/ 1 X 10-4 ml = 7 X 104 cellules/ml

1mm

1mmProfondeur: 0.1mm

90

• Avantages:

– Rapide

– Culture pas nécessaire

– Aucune info préalable nécessaire

• Désavantages:

– Ne distingue pas vivant de mort

– Difficile de distinguer bactéries de détritus

268

Problème

• Un échantillon est appliqué à une lame d’hématimètre dont les cellules de comptages ont les dimensions suivantes: 0.1mm X 0.1mm X 0.02mm et qui possèdent 100 carrés. Des comptes de 6, 4 et 2 cellules ont été faits dans trois carrés indépendants.

– Quel est le volume d’une cellule de comptage?

– Quel est le volume d’un carré?

– Quel est le nombre de cellules par millilitre dans l’échantillon?

269

Solution

• Volume d’une cellule de comptage?

– 0.01 X 0.01 X 0.002cm = 2 X 10-7cc ou 2 X 10-7mL

• Volume d’un carré?

– 2 X 10-7mL/100 carrés = 2 X 10-9mL

• Nombre de cellules par millilitre dans l’échantillon?

– Nb moyen de cellules/carré = 4

– Donc 4 cellules/2 X 10-9mL = 2 X 109 cellules/mL

270

91

Problème

• Un échantillon qui contient 109 cellules/mL est appliqué à une lame d’hématimètre dont les cellules de comptages ont les dimensions suivantes: 0.1mm X 0.2mm X 0.1mm et qui possèdent 50 carrés. Combien de cellules en moyennes sont attendus/carré?

271

Solution

• Volume d’une cellule de comptage?

– 0.01 X 0.02 X 0.01cm = 2 X 10-6cc ou 2 X 10-6mL

• Volume d’un carré?

– 2 X 10-6mL/50 carrés = 4 X 10-8mL

• Nombre de cellules pour un carré?

– 109 cellules/mL X 4 X 10-8mL = 40 cellules

272

Comptes Viables

• Cellule viable: une cellule capable de se diviser et de générer une population (ou colonie)

1. Un compte viable est fait en diluant l’échantillon original

2. Étaler des échantillons des dilutions sur un milieu de culture approprié

3. Incuber sous les conditions appropriées pour permettre la croissance

• Des colonies sont formées

4. Les colonies sont comptées et le nombre original de cellules viables est déterminé en fonction de la dilution

92

Dilutions d’un Échantillon de Bactéries



93



5672 57 4

Comptes Viables

• Le nombre total de cellules viables est indiqué en tant qu’Unité Formatrice de Colonie (UFC) plutôt que nombre de cellule

– Chaque colonie est originaire d’une unité formatrice de colonie (UFC)

– Une plaque avec 30-300 colonies est choisie

– (Nombre de colonies sur la plaque ) ÷ le volume étalé ÷ la dilution = Nombre d’UFC/mL

• Ex. 57 UFC ÷ 0.1 ÷ 10-5 = 5.7 X 107 UFC/mL

279

94

280

• Avantages:

– Dénombre les microorganismes viables

– Peut distinguer différents microorganismes

• Désavantages:

– Pas de milieu universel

– Nécessite la croissance du microorganisme

– Seulement les cellules vivantes génèrent des colonies

– Des amas ou des chaînes de cellules génèrent une seule colonie

Compte Viable

Problème

• Des bouillons d’E.coli et de Micrococcus luteusqui contiennent 109 cellules/mL ont été dilué par 10-6. 0.2mL ont ensuite été étalé. Combien d’UFC sont attendus dans chaque cas?

– E.coli: 109 X 10-6 X 0.2mL = 200 UFC

– M. luteus: (tétrad; donc 1 UFC = 4 cellules)

• (109 X 10-6 X 0.2mL)/4 = 50 UFC

281

Question

• Quelle méthode serait la plus rapide et la plus précise pour déterminer le nombre de bactéries dans chacun des cas suivants?

– Nombre de bactéries dans un lac

– Nombre d’E. coli dans 100g de bœuf

– Comparer la densité cellulaire entre deux cultures de B. subtilis

– Déterminer le nombre d’Escherichia et de Lactobacillus dans 100mL de lait

282

95

Contrôle de la Croissance Microbienne

Les Désinfectants et Antiseptiques

283

Méthodes

• Trois approches pour le contrôle de la croissance microbienne– Chimique

• Désinfectants et antiseptiques

– Physique• Chaleur

• Ultraviolets

• Irradiations

– L'élimination mécanique• Nettoyage

• Filtration284

Terminologie

• Nettoyage

– L'élimination des souillures adhérentes visibles (le sang, les protéines et les débris), de la poussière ou des autres corps étrangers par un processus manuel ou chimique

• N’implique pas la présence ou l’absence de microorganismes

– Propreté Stérilité

285

96

Désinfection

• L’utilisation d’agents chimiques ou physiques pour tuer ou inhiber la croissance des microorganismes

– Désinfectants

• Produits chimiques utilisés pour des objets inanimés

– Antiseptiques

• Produits chimiques utilisés sur des tissus vivants

– Germicides

• Produits chimiques qui peuvent être appliqués sur des choses animées (vivantes) ou inanimées

286

Autres Définitions

• Contamination

– Contaminant:

• Présence non intentionnelle d’un microorganisme

– Décontamination:

• Opération visant à réduire ou éliminer un contaminant

– Sanitaire: Réduire le niveau de contamination microbienne pour prévenir la transmission dans les établissements publics

• Les restaurants, les salles de bains, etc.

287

Facteurs qui Influencent l’Efficacité

• Charge microbienne

– Nombre de microbes

• Environnement

– Présence de matières organiques

– Concentration de l’agent

– Température

– pH

• Durée d’exposition

288

97

Facteurs qui Influencent l’Efficacité

• Caractéristiques microbiennes

– Glycocalyx

– Biofilms

– Paroi cellulaire

– Résistances

– Spores

289

Ordre de Sensibilité

Virus lipophiliques(Avec bi-couche lipidique, Virus enveloppé)

Bactéries Gram positives (cellules végétatives)

Bactéries Gram négative

Fungi

Virus hydrophiles (non enveloppé, virus nu)

Mycobactéries (Mycobacterium tuberculosis)

Spores bactériennes

290

Plus sensible

Plus résistant

Désinfectants et Antiseptiques

• Caractéristiques idéales– Spectre d’action large

– Puissant• Faible quantité requise pour une efficacité élevée

– Faible niveau de toxicité chez les humains

– Non corrosif

– Stable

– Hydrophile et hydrophobe

– Tension de surface faible

– Sans odeur ou avec une odeur agréable

291

98

Modes d’Action des Agents Chimiques

• Dénaturation des protéines et de l’ADN

• Mutagénèse de l’ADN

• Modification des protéines ou de l’ADN

• Interférence avec la membrane plasmique

• Oxydation de groupements fonctionnels

292

Types d’Agents Chimiques

• Sept catégories principales:

– Phénol et composés phénoliques

– Alcools

– Halogènes

– Agents oxydants

– Métaux lourds

– Aldéhydes

– Surfactants

293

Les Phénols et Phénoliques

• Phénol (acide carbolique)– Utilisé pour la première fois par Lister – Rarement utilisé, car c’est un irritant avec une forte odeur

• Phénoliques: Dérivés chimiques du phénol– Crésols: Lysol– Bisphénols

• Utilisé dans les centres hospitaliers

• Dénature protéines et détruit membranes• Bactéricide, fongicide, sporicide• Très toxique• Caustique• Antiseptique/désinfectant

294

99

Exemples de Phénoliques

295

O-phénylphénolThymol

TurpinéolTriclosan

Les Alcools

• Éthanol (60-95%) et isopropanol

– Efficace contre les bactéries, champignons et virus enveloppés

• Inefficace contre les spores et virus nus

– Dénature protéines et dissout les lipides

296

Les Halogènes

• Quatre membres :

– L’iode

– Chlorure

– Bromure

– Fluore

• Bactéricide, fongicide et virucide

• L’iode inactive les protéines en interagissant avec les liens disulfures

• Le chlorure, le bromure et le fluore sont des agents oxydants puissants 297

100

Agents Oxydants

• Relâchent des radicaux libres d’hydroxyl qui inhibe le métabolisme bactérien

– Très efficace contre les organismes anaérobies

• Très efficace pour les infections dans les tissus profonds

298

Agents Oxydants

• Les trois plus couramment utilisés sont:

– Le peroxyde d'hydrogène

• Antiseptique ménagé commun

– L’ozone

• Forme d’oxygène très réactive utilisée pour le traitement des eaux

– L’acide peracétique

• Peroxyde d'acide acétique– Sporicide extrêmement efficace

Utilisé pour stériliser les surfaces et le matériel médical

299

Métaux Lourds- Hg, Ag, Zn, Cu

• Interagissent avec les protéines causant leurs dénaturation et inactivation– Mercure

• Le mercure et l'argent étaient autrefois utilisés dans des situations cliniques

– Le mercure a été abandonné– L'argent est encore utilisé pour les pansements chirurgicaux

– Zinc• Utilisé dans les rince-bouche• Utilisé comme antifongique dans les peintures

– Cuivre• Algicide; utilisé dans les piscines

300

101

Les Aldéhydes

• Composés avec un groupement terminal –CHO

– Dénature les protéines et inactive les acides nucléiques

• Deux aldéhydes très réactifs sont utilisés comme antimicrobiens

– Glutaraldéhyde et formaldéhyde

• Bactéricide, sporicide, fongicide et virucide

301

Les Surfactants

• Savons– Sels de sodium ou de potassium d'acides gras

– Efficace pour l'élimination des microbes d'une surface par des moyens mécaniques

– Inefficace comme antimicrobien

302

Les Surfactants

• Détergents– Composés organiques chargés positivement

– Ex. Composés d'ammonium quaternaire

– Dissout les membranes lipidiques

– Bactéricide, fongicide, et virucide contre les virus enveloppés

– Inefficaces contre les spores et virus nus

303

102

Évaluation de l’Efficacité d’un Désinfectant

• Test de suspension quantitatif

– Des comptes viables sont faits sur un microbe test exposé à un agent chimique

– Le nombre de survivants (B) et compté puis comparé au compte original de l’inoculum (A)

• Effet Microbicide (EM) = Log (A) - Log (B)

• EM = 1 → Mortalité de 90% du nombre initial

• EM = 2 → Mortalité de 99%

– L’exigence généralement acceptée est:

• EM ≥ 5 →99.999% des microbes sont tués

304

• Test du coefficient du phénol

– La puissance d’un désinfectant est comparée à celle du phénol

– La dilution la plus élevée qui tue les bactéries après une exposition de 10 minutes est utilisée pour calculer le coefficient du phénol

– Le plus élevé est le coefficient du phénol le plus efficace est le désinfectant

305



• Test du coefficient du phénol (Suite)

– Le facteur de dilution du désinfectant testé est divisé par celui du phénol pour obtenir le coefficient

• Ex.: Dilution du phénol = 1/90 et la dilution maximale effective pour le désinfectant X = 1/450

– Coefficient du phénol = (450) ÷ (90) = 5

– L’agent X est donc 5X plus efficace que le phénol

306

103


Méthodes Physiques: Stérilisation

307

Définition

• Stérilisation– Tuer ou retirer toutes les formes de vie

microbienne (y compris les endospores) • La méthode la plus couramment utilisée pour la

stérilisation est l’utilisation de la chaleur

• Stérilisation commerciale– Traitement thermique qui tue les endospores de

Clostridium botulinum, l'agent causal du botulisme, dans les aliments en conserve

• Ne tue pas les endospores des bactéries thermophiles qui ne sont pas pathogènes

308

Modes de Stérilisations à la Chaleur

• Chaleur humide

– Tue les microbes par la dénaturation des protéines

• Ébullition (100oC)

• Pasteurisation (65 - 140oC)

• Autoclave (121oC)

• Chaleur sèche

– Tue par oxydation

• Four Pasteur (121 - 250oC)

• Incinération (870 - 1200oC)

309

104

Ébullition

• 10 minutes à 100oC au niveau de la mer

– Tue les formes végétatives de bactéries pathogènes

– Tue la majorité des virus et les spores des champignons

– Endospores et certains virus ne sont pas détruits

• Virus de l'hépatite: Peut survivre jusqu'à 30 minutes

• Endospores: Peuvent survivre jusqu'à 20 heures ou plus

310

Pasteurisation

• Utilisée pour les boissons

• Tue les agents pathogènes sans altérer la saveur de la nourriture

– Ne stérilise pas

– Pasteurisation classique

• 63oC pendant 30 secondes

– Pasteurisation HTST

• 72oC pendant 15 secondes

– Pasteurisation UHT

• 140oC pendant 3 sec. sous vide311

Autoclave

• Utilise de la chaleur humide sous pression

• Température de 121oC à deux fois la pression atmosphérique

• Tous les organismes et les endospores sont tués en 15 minutes

312

105

Stérilisation à la Chaleur Sèche

• Four Pasteur – Température 121 à 250oC

– Temps d’expositions longues (2-12 heures)

– Pas recommandé pour composés chimiques

– Peut être utilisé pour certains verres et métaux

• Incinération– 870 à 1200oC

– Brûle et détruit physiquement

– Utilisée pour les aiguilles, le verre, les cadavres, etc.

313

Stérilisation par Rayonnement

• 3 types de rayonnement tuent les microbes

1. Rayonnements ionisants

• Rayons gamma et rayons X– Provoquent des mutations dans l'ADN

– Utilisés pour stériliser les produits pharmaceutiques et fournitures médicales jetables

2. La lumière ultraviolette

• Endommage l'ADN et provoque des mutations

• Utilisé pour stériliser les surfaces– Ex. Salles d'opération

314

Stérilisation par Rayonnement

3. Rayonnements micro-ondes:

• Causent le réchauffement des molécules d'eau– Peuvent tuer les cellules végétatives dans les aliments humides

– Endospores, qui ne contiennent pas d'eau, ne sont pas endommagées

– Inefficaces sur les aliments solides

» Pénétration inégale

315

106

Filtration

• Principe d’exclusion à l’aide de filtres

– Élimination des microbes par le passage d'un liquide ou d’un gaz à travers un filtre dont la taille des pores empêche le passage…

• Bactéries : pores de 0.22 et 0.45µm– Ne retient pas les mycoplasmes et les virus

• Virus : pores de 0.01µm

316

Filtration

• Utilisée pour stériliser les matériels thermosensibles

– Vaccins, enzymes, antibiotiques, et certains milieux de culture

– Filtre haute efficacité pour les particules de l'air (HEPA)

• Utilisé dans les salles d'opération pour éliminer les bactéries de l'air

317

Paramètres de la Mortalité

• Durée thermique de mortalité (DTM)

– Durée de temps requise pour tuer toutes les bactéries à une température donnée

• Temps de réduction décimale (TRD – valeur D)

– La durée de temps requise pour tuer 90% d’une population microbienne

318

107

Paramètres de la Mortalité

• Constante du taux de mortalité (k)

– Valeur négative qui indique le taux de diminution de viabilité

• Valeur Z

– Changement de température requis pour changer (réduire ou augmenter) le temps de réduction décimal (Valeur D) par 90% ou un log

319

Profil de Mortalité Thermique

• La mort est exponentielle

– N’est donc pas possible d’atteindre zéro

320

0

50000

100000

150000

0 5 10 15 20

No

mb

re d

e ce

llule

s

Temps (Min.)

Profil Arithmétique

1

10

100

1000

10000

100000

1000000

0 5 10 15 20

No

mb

re d

e ce

llule

s

Temps (Min.)

Profil Logarithmique

Normes de la Stérilité

• DTM: < 1 cellule/mL

• Stérilité en laboratoire: 10-6 cellules ou spores/mL

• Stérilité alimentaire: 10-12 cellules ou spores/mL

321

108

Paramètres de Mortalité

• Temps de réduction décimale (D)

– Temps requis pour obtenir une réduction d’un log ou un facteur d’inactivation (No/N) de 10

– Formule: Log (No/N) = t/D

• t: durée de temps

• N: nombre de cellules qui ont survécu

• No: nombre de cellules initiales– No/N: Facteur d’inactivation

322

1

10

100

1000

10000

100000

1000000

0 5 10 15 20

No

mb

re d

e ce

llule

s

Temps (Min.)


323

Déterminer D à partir d’un Graphique

1

10

100

1000

10000

100000

1000000

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

No

mb

red

e ce

llule

s

Temps (Min.)

Tracé logarithmique

Problème

• Un traitement à 100oC pour 60 min. permet de réduire une population bactérienne de 108

à 102 cellules/mL

– Quel est le facteur d’inactivation accompli?

– La population a été réduite par combiens de log?

– Quelle est la valeur D à 100oC?

– Combien de temps serait requis pour stériliser à 100oC la culture initiale?

– Quel est le DTM à 100oC de la culture initial

324

109

Problème (Suite)

• Facteur d’inactivation:

– No/N = 108/102 = 106

• Réduction par combiens de log?

– Réduction de 106 = 6 log

• Valeur D à 100oC?

– Réduction de 6 logs = 6D en 60 minutes

– Donc D100 = 60/6 = 10min.

• Stérilisation à 100oC la culture initiale?

– Doit réduire à 10-6

325

Problème (Suite)

• Stérilisation à 100oC la culture initiale?– Doit réduire à 10-6

– Facteur d’inactivation : 108/10-6 = 1014

– Réduction de 14 log ou 14D100

– Temps requis: 14 X 10 min. = 140 min.

• DTM à 100oC la culture initiale?– Doit réduire à 1 cellule

– Facteur d’inactivation : 108/100 = 108

– Réduction de 8 log ou 8D100

– Temps requis: 8 X 10 min. = 80 min.326

Constante du Taux de Mortalité (k)

• Taux de mortalité

– Pente négative

• Formule: -kt = ln (No/N)

– T: durée de temps

– N: nombre de cellules qui ont survécu

– No: nombre de cellules initiales

• No/N: Facteur d’inactivation

327

1

10

100

1000

10000

100000

1000000

0 5 10 15 20

No

mb

re d

e ce

llule

s

Temps (Min.)


110

Problème

• Un bouillon d’une culture mixte contient 2 X 108 cellules/mL d’une bactérie « A » et 6 X 1010 cellules/mL d’une bactérie « B ». Les bactéries « A et B » ont des valeurs D112 de 2 et 1.5 min. respectivement.

– Quels seraient les nombres des bactéries « A et B » après une exposition à 112oC de 10 min.?

– Quelle est la valeur D112 de la culture mixte?

– Quelle est la valeur k de la culture mixte?

328

Problème

• Nombres des bactéries « A et B »

– D112 de « A » = 2 min.

– Durée d’exposition 10 min., donc 5D; réduction de 5 logs = 2 X 103 cellules

– D112 de « B » = 1.5 min.

– Durée d’exposition 10 min., donc 6.7D; réduction de 6.7 logs = 6 X 103.3 cellules

329

Problème

• Quelle est la valeur D112 de la culture mixte?

– Log (No/N) = -t/D

– Log ((2 X 108 + 6 X 1010)/(2 X 103 + 6 X 103.3))

– Log (6.02 X 1010/1.4 X 104) = Log (4.3 X 106) = 6.6

– 6.6 = -t/D; -6.6 = 10min./D; D112 = 1.5 min.

• Quelle est la valeur k de la culture mixte?

– -kt = ln (No/N)

– D112 = 1.5 min. pour un facteur d’inactivation de 10

– Donc –k(1.5 min.) = Ln10, K = 1.5 cellules/min.330

111

Résistance Relative des Microorganismes

• Valeur Z

– Changement de température requis pour changer la valeur D d’un log

– Changement de température requis pour changer la valeur D d’un facteur 10

– Formule: │ Z │ = (T1-T2)/(logD2-logD1)

• T: Température

• D: Temps de réduction décimal

331

Déterminer Z à partir d’un Graphique

332

Relation entre D et Z

• Si Z =10oC

– Chaque changement de température d’un incrément de 10oC change la valeur D par un log

– Donc si D à 110oC = 10 minutes

• À 120oC serait = 1 minute

• À 130oC serait = 0.1 minute

• À 140oC serait = 0.01 minute

– Quelle serait la valeur D à 80oC?

333

112

Problème

• La valeur Z d’un organisme est de 2oC. Si 18 min. sont requises à 75oC pour réduire la population de 109 à 106; à quelle température est-ce que cet organisme devrait être assujetti pour arriver au même résultat en 10.8 secondes?

334

• 18 minutes = 1080 secondes– Donc pour passer de 1080 à 10.8= 2 log

– 2 log = 2Z = 4oC – Puisqu’on veut réduire le temps, on doit

augmenter la température de 4oC– Donc 75 + 4 =79oC

Règles des Log

• Log A + Log B = Log (AB)

• Log A – Log B = Log (A/B)

• Log Ab = bLogA

• Log (10a) = a

• 90% de A = Réduction d’un Log de A

• 99% de A = Réduction de deux Log de A

• 99.9% de A = Réduction de trois Log de A, etc.

335


In Vivo: l’Antibiothérapie

336

113

Les Drogues Antimicrobiennes

• Antibiotique ou Antibactérien

– Contre les bactéries

• Antifongique

– Contre les champignons

• Antiviraux

– Contre les virus

337

Les Drogues: Les Antibiotiques

• Définitions:

– Littérale: Anti (contre) biotique (la vie )

– Ancienne déf.: Tout composé fabriqué par un microorganisme qui inhibe ou tue les bactéries

– Nouvelle déf.: Tout composé qui inhibe ou tue les bactéries

• Naturel

• Synthétique

• Semi-synthétique

338

Caractéristiques Désirées

• Toxicité sélective élevée

– Doit tuer ou inhiber l’organisme ciblé avec un minimum d’effets dérisoires sur l’hôte

• Pénicilline: (Toxicité sélective élevée)– Cible la paroi cellulaire

• Cyanure: (Toxicité sélective faible)– Cible transport d’e- des eucaryotes/procaryotes

339

114

Caractéristiques Désirées (suite)

• Dose toxique ou létale élevée (DL50)

– Concentration qui est toxique pour l’hôte

• Pénicilline: (3 000 mg/Kg)

• Arsenic: (15 mg/Kg)

340

• Dose thérapeutique faible

– Concentration nécessaire pour le traitement clinique d’une infection

• Pénicilline : 12.5 mg/Kg

• Ail : 300 mg/Kg

L’Indice Thérapeutique

• Dose toxique/Dose thérapeutique

– Désire un indice thérapeutique?

Élevée

341

Spectres d’Actions

• Étroit:

– Efficacité restreinte à certains types de microorganismes

• Ex. Agit seulement contre les Gram -

• Large:

– Efficace contre une grande diversité de microorganismes

• Ex. Agit sur les Gram + et -

342

115

Cibles des Antibactériens

343

Traduction

Transcription

A B Métabolisme

Les sulfamides

Synthèse des protéinesLes aminoglycosidesLes macrolidesLes tétracyclinesLe chloramphénicol

Synthèse d’ARNLes macrolides

Synthèse d’ADNLes quinolones

Membrane plasmiqueLes polymixines

Synthèse de la paroiLes ß-lactaminesBacitracineVancomycine

Modes d’Action

344

• Bactéricide

– Tue

– Irréversible

• Bactériolytique

– Tue

– Lyse cellulaire

– Irréversible

Temps

Compte direct

Compte viable

#

• Bactériostatique

– Inhibe croissance

– Non létal

– Réversible

Les Bêta-Lactamines

• Classe d’antibiotiques qui possèdent un anneau de bêta-lacatmine

• Bactériolytiques

• Inhibent la synthèse de la paroi cellulaire

• Inhibe la transpetidation

– Agissent seulement sur bactéries en croissance! 345

116

Les Bêta-Lactamines

346

Pénicillines

Carbapénèmes

Céphalosporines

Monobactames

Les Pénicillines & Céphalosporines

• Pénicilline naturelle – pénicilline G– Spectre étroit; efficace seulement contre les Gram

positifs

• Aminopénicilline – ampicilline et amoxicilline– Spectre large; efficace contre Gram positif et négatif

• Céphalosporines – Ex. Cefepime & Ceftazidime

– Développées pour avoir un spectre d’action plus large que les pénicillines

347

Les Monobactames & Carbapenems

• Monobactames

– Spectre très étroit; inutile contre les Gram positifs et les anaérobies

• Carbapénemes – dernière génération des bêta-lactamines

– Spectre très large

– Efficace contre Gram positifs, négatifs, anaérobies et aérobies

348

117

Effets Adverses des Bêta-Lactamines

• Allergies sévères chez 10% de la population

• Troubles gastro-intestinaux

– Vomissement, nausée, diarrhée

• Troubles immuns

– Immunodépression

• Troubles neurologiques (carbapenem)

– Irritabilité, confusion, crises

349

Les Quinolones

• Bactéricides– Inhibent la synthèse de l’ADN

– Spectre large

– Effets secondaires:• Troubles sévères gastro-intestinaux

– Ex. Ciprofloxacin

350

Les Tétracyclines

• Bactériostatique

– Inhibe synthèse protéique

– Spectre large

– Effets secondaires:

• Toxicité hépatique

• Toxicité rénale

• Déficience vitaminique

351

118

Les Macrolides

• Bactériostatiques

– Inhibent synthèse protéique

– Spectre étroit

– Effets secondaires

• Diarrhée

• Dommages hépatiques

– Ex. Érythromycine & Clarithromycine

352

Les Aminoglycosides

• Bactéricides

– Spectre étroit


– Haut niveau de toxicité


• Allergies

• Dommages rénaux

• Surdité

• Ex. Gentamycine, streptomycine

353

Chloramphénicol

• Bactéricide

– Spectre étroit



• Seulement utilisés en cas extrêmes

• Toxicité hématologique

354

119

• Structure à base d’acides aminés polycycliques

• Agissent sur la paroi

• Utilisés en dernier recours ou topiquement

– Vancomycine

– Bacitracine

– Polymixine B

355

Antibiotiques Peptidiques

Vancomycine et Bacitracine

• Inhibent l’ajout des unités de peptidoglycanes durant la synthèse de la paroi

• Agissent principalement contre Gram positifs

• Très toxique

356Vancomycine Bacitracine

La Polymixine B

• Perturbe la membrane plasmique

– Se lie au lipide A et phospholipides

– Efficace seulement contre Gram négatifs

• Usage topique seulement

– Cause la lyse des cellules eucaryotes

357

120

Antifongiques Topiques

• Dérivés d’imidalzole:

– Miconazole, Clotrimazole, Cétoconazole

• Cible et modes d’action:

– Extraction des stérols de la membrane plasmique

– Inhibe la synthèse de la membrane plasmique

– Indice thérapeutique faible

358

Antifongiques Systémiques

• Cibles et modes d’action:

– Réplication d’ADN

– Division cellulaire

– Indice thérapeutique très faible

– Utilisés en cas extrêmes seulement

359

• Inhibe formation des fuseaux mitotiques des microtubules

• Analogue nucléotidique: Inhibe synthèse d’ADN

Thérapies Antimicrobiennes

• Empirique

– L’organisme infectieux est inconnu

– Antibiotique à spectre large préconisé

• Définitive

– L’organisme infectieux a été identifié

– Une thérapie spécifique est choisie

– Antibiotique à spectre étroit préconisé

• Prophylactique ou préventive

– Prévenir une infection initiale ou la réinfection360

121

Le Choix d’Antibiothérapie

• Déterminer le lieu de l’infection

• Prélèvement et isolation du pathogène

• Déterminer la susceptibilité

• Choix de la voie d’administration

– Orale

– Intraveineuse

– Topique

361

Le Site d’Infection

• Facteur le plus important pour le choix de l’antimicrobien approprié!

– Permet de déterminer l’organisme infectieux probable

• Particulièrement utile pour le traitement empirique

– Permet de déterminer la dose et la voie d’administration

• L’efficacité de la thérapie dépend de la concentration de l’antibiotique au site d’infection et de sa relation au CMI

– La concentration au site doit être plus élevée que le CMI362

La Susceptibilité: Essai de Kirby-Bauer

• Gélose inoculée avec la bactérie test• Disques imprégnés d’antibiotiques sont placés sur

la gélose• Un gradient de concentrations

est créé par la diffusion de l’antibiotique dans le milieu

• Suite à l’incubation, les zones d’inhibitions sont mesurées

• Les tailles des zones sont comparées à celles établies pour déterminer si l’organisme est susceptible ou résistant

363

122

E-test

• Même principe que l’essai de Kirby-Bauer

• Utilise une bande de plastique avec un gradient prédéfini d’antibiotique

• Lecture des résultats est faite directement sur la bande

– Point d’intersection de la zone d’inhibition avec la bande

E Zone d’inhibition

Croissance bactérienne

364

E-test

365

Déterminer l’Efficacité

• Concentration Minimale Inhibitrice

366

Culture avec différentes concentrations d’antibiotique

100 50 25 12 6 3 0

• Concentration Minimale Bactéricide

Sous culture sans antibiotique

CMI=12μg/ml

CMB=50μg/ml

123

Diamètres d’Inhibitions Vs Conc.

367

27mm = au CMI

< 27mm = Conc. > CMI

> 27mm = Conc. < CMI

Pharmacodynamique des Antibiotiques

• Comportement des antibiotiques in vivo

– Interaction des antibiotiques avec les bactéries

• L’antibiotique doit atteindre le site où le microbe réside

• La concentration de l’antibiotique au site de l’infection doit être au-dessus du CMI

• L’antibiotique doit occuper un nombre suffisant de sites sur la cible

• L’antibiotique doit demeurer en contact avec la cible pour une durée suffisante

368

Concentration des Antibiotiques In Vivo

• Cmax: Concentration maximale atteinte pour une dose donnée

• Cmin: Concentration minimale atteinte entre les doses

• t: Durée de temps pendant laquelle la concentration est maintenue au-dessus du CMI

369

Dose 1

Dose 2 Dose 3Cmin

Cmax

CMIt

Temps

Co

nce

ntr

atio

n

Creux

124

La Susceptibilité In Vivo

• Pathogène sensible

– CMI est plus bas que Cmin

• Pathogène résistant

– CMI est plus élevé que Cmax

• Pathogène de sensibilité intermédiaire

– CMI se situe entre Cmin et Cmax

• Combinaison d’antibiotiques recommandée

370

Exemple

• Conc. in vivo d’antibiotique “A”

– Cmin: 5 µg/ml

– Cmax: 40 µg/ml

• Donc:– CMI ˂ 5 µg/ml = Microorganisme sensible

– CMI ˃ 40µg/ml = Microorganisme résistant

– CMI entre 5 -40 µg/ml = microorganisme de susceptibilité intermédiaire

371

Mode d’Action des Antibiotiques In Vivo

• Activité indépendante de la concentration

– Activité dépendante du temps

– L’effet est une fonction de la durée de temps que la cible est en contact avec l’antibiotique à une concentration au-dessus du CMI

• L’efficacité est évaluée par t ˃ CMI

– L’efficacité demeure la même à toutes les concentrations au-dessus du CMI

• Typiques des ß-lactamines, vancomycine, macrolides, et tétracyclines

372

125

Mode d’Action des Antibiotiques In Vivo

• Activité dépendante de la concentration

– Activité indépendante du temps

– L’effet est une fonction de la quantité d’antibiotique qui est en contact avec la cible

• L’efficacité est évaluée par le rapport : Cmax/CMI

– L’efficacité n’est pas influencée par la durée d’exposition

• Typiques des quinolones et aminoglycosides

373

Lacunes de l’Antibiothérapie

• Tue la flore naturelle de l’hôte

• Inefficace contre les toxines bactériennes

– Ex. choléra, diphtérie, botulisme, tétanos

• Crée une pression sélective pour des souches résistantes aux antibiotiques

• Favorise les infections opportunistes

– Ex. Diarrhée associée à Clostridium difficile (DACD)

374

•375

La Résistance aux Antibiotiques

375

126

Conséquences de l’Antibiothérapie

• Traitement d’un organisme envahisseur– Une vie est sauvée

• Établissement d’une pression sélective– Si le microorganisme envahisseur ne développe

pas une résistance, il meurt

– 1945- A. Fleming averti que l’utilisation inappropriée de la pénicilline mènera à la sélection de bactéries résistantes

• Quelques années plus tard les premières souches résistantes apparaissent

376

Le Nombre de Bactéries Résistantes Augmente à une Vitesse Alarmante

• À quoi s’attribue ce surcroît?

– 1990: 300 tonnes métriques d’antibiotiques utilisées chez les humains

– Approx. 30X plus en agriculture

– 70% sont utilisés de façon inappropriée

• Doses trop faibles

• Périodes trop courtes

• Prescrit pour des infections virales

• Prescrit pour des infections bactériennes qui se seraient guéries d’elles-mêmes

377

Raisons pour la Consommation Élevée

• Le patient– Désire un traitement rapide

– Publicité

• Le médecin– Désire de satisfaire le patient

– Éviter poursuite judiciaire

– Coût• L’antibiothérapie est moins chère que d’autres tests et

traitements

• Industrie– Publicité et pression des compagnies pharmaceutiques

378

127

Résistances Naturelles ou Innées

• La résistance n’est pas acquise; trait naturel– Les Streptomycètes sont résistants à l’antibiotique

qu’ils produisent

– Bactéries Gram négatives: Couche LPS agit comme une barrière de perméabilité

– Certaines bactéries ne possèdent pas la cible de l’antibiotique

• Mycoplasmes – pas de paroi cellulaire; donc résistante aux pénicillines et céphalosporines

• Mycobactéries – pas de peptidoglycane; donc résistantes aux pénicillines et céphalosporines

379

Résistance Acquise

• Les microorganismes acquièrent une résistance à un ou plusieurs antibiotiques

– Lors de l’administration à un antibiotique donné ou à un antibiotique avec des propriétés semblables

• Principalement durant la période du creux sous le CMI

– Suite à la rencontre avec un microorganisme qui a acquis une résistance

• Transfert de résistance

380

Comment les Résistances sont-elles Acquises?

• Les microorganismes acquièrent normalement des mutations aléatoires et spontanées

• La présence d’antibiotiques exerce une pression sélective

– La présence de l’antibiotique crée une sélection pour les microorganismes qui ont acquis par hasard une mutation favorable

381

128

Résistance Acquise Spontanément

382

En absence d’antibiotique

Bactérie acquiert mutation qui confère une résistance

3 générations plus tard

Bactéries résistantes sont prédominantes

En présence d’antibiotique

Bactérie sensibles meurent

Mécanismes de Résistances

• Imperméabilité:– Nombre réduit de porines– Création de biofilmes

• Inactivation:– Protéines qui lient et inactivent l’antibiotique

• Transport:– Pompe l’antibiotique à l’extérieur

• La concentration interne est plus faible que le CMI

• Dégradation de l’antibiotique• Modification de la cible

– L’antibiotique ne peut plus se lier à la cible

383

Transfère des Résistances

• Échange de gènes/mutations entre différentes souches ou espèces

– Aucune pression sélective nécessaire

384

129

Mécanismes de Transfert - Transduction

385

• Libération de phage

• Réplication d’ADN viral et fragmentation d’ADN bactérien

• Assemblage et empaquetage d’ADN

• Infection de bactérie réceptrice

• Intégration au génome

• Infection virale de bactérie donneuse

•N’importe quel gène peut être transféré

Mécanismes de Transfert - Transformation

386

• Mort et lyse de bactérie donneuse

• Fragmentation d’ADN

• Prise d’ADN par bactérie réceptrice

• Recombinaison

• Échange d’ADN

• Multiplication

• N’importe quel gène peut être transféré

Mécanismes de Transfert- Conjugaison

387

• Transfert d’ADN

• Accouplement avec bactérie réceptrice

• Recombinaison

• Multiplication

• Bactérie donneuse avec pilus

• N’importe quel gène peut être transféré

130

Contrer les Résistances Acquises

• Éducation

• Utilisations plus efficacement contrôlées

• Éliminer l’administration prophylactique chez le bétail

• Réduire l’utilisation dans les produits ménagés

• Réduire l’utilisation prophylactique

• Découvertes et synthèses de nouveaux antibiotiques

• Utiliser des combinaisons d’antibiotiques

388

Combinaisons d’Antibiotiques

• Administration de deux antibiotiques simultanément

– Réduire la probabilité d’acquérir une résistance

– Utiliser des antibiotiques pour lesquels le microorganisme a une résistance intermédiaire

– Traitement d’une infection qui implique des microorganismes multiples

389

Résultat de la Thérapie de Combinaison

• Effet additif (indifférent) :

– L’activité d’une combinaison de deux antibiotiques est égale à la somme des activités individuelles

• Effet synergique:

– L’activité d’une combinaison de deux antibiotiques est plus élevée que la somme des activités individuelles

• Effet antagoniste:

– L’activité d’une combinaison de deux antibiotiques est moins que la somme des activités individuelles

390

131

Alternatives à l’antibiothérapie

Probiotiques et la phagothérapie

391

Probiotiques

• Pour (Pro) la vie (biotique)

• Suppléments alimentaires microbiens vivants qui ont des effets bénéfiques sur l'hôte en améliorant son équilibre microbien intestinal

392

Caractéristiques de Probiotiques Efficaces

• Survivre au passage à travers l'appareil digestif

• Adhésion et colonisation de l'épithélium intestinal

• Capable d'utiliser les nutriments dans un régime alimentaire normal

• Non pathogène et non toxique

• Exercer un effet bénéfique sur l'hôte

• Anti-inflammatoire, antimutagène, immunostimulant

393

132

Probiotique: Modes d’Actions

• Stimulation du système immun

– Augmente la production d’anticorps des muqueuses

• Compétition pour les nutriments et sites d'adhésion

• Produit des facteurs antimicrobiens

– Ex. bactériocines

• Fournit un environnement favorable à la croissance de bactéries bénéfiques

394

Probiotiques: Utilisations Suggérées

• Principalement utilisé pour des désordres du système digestif

– Diarrhée infectieuse

– Diarrhées dus à l’antibiothérapie

– Syndrome de l'intestin irritable (SII)

– Constipation

– Ulcères dus à des infections par H. pylori

395

Aliments Probiotiques

396

133

Phagothérapie

• Utilisation de bactériophages pour traiter des infections bactériennes

– Bactériophages: Virus qui infectent seulement les bactéries et sont spécifiques à une seule souche bactérienne

• Les ennemis naturels des bactéries

397

Bactériophages Vs les Antibiotiques

398

Bactériophage Antibiotique

Très spécifique; spectre très étroit

Cible la flore naturelle et les pathogènes

Aucun effets secondaires rapportés

Effets secondaires et infections secondaires

Indice thérapeutique très élevé

Indice thérapeutique peut être faible

Réplication au site d’infection Distribution dans tous le corps

Une seule dose requise Plusieurs doses requises

Désavantages de la Phagothérapie

• Immunogénicité: l’hôte développe des anticorps contre les bactériophages

• Dû à la spécificité élevée, le pathogène doitêtre identifié avant la thérapie

• Ne peut pas être utilisé pour des infectionsintracellulaires

399

134

•400

Virologie

400

Caractéristiques des Virus

• Parasite obligatoire

• Incapable de se multiplier de façon indépendante

• Génome ADN ou ARN

• Absence d’ADN et d’ARN ensemble dans le même virion

• Génomes englobés d’une coque protéique

401

Anatomie du Virion – Virus Nus

402

Capsomère GénomeADN ou ARN

SpiculeRécepteur viral

CapsideNucléocapside

135

Anatomie du Virion – Virus Enveloppé

403

CapsomèreNucléocapside

Capside

EnveloppeSpiculesProtéines de la

matrice

Génome

La Capside

• Coque protéique qui englobe le génome

• Protège le génome des conditions physiques, chimiques et enzymatiques

• Possède des protéines réceptrices (spicule) qui permettent la reconnaissance et l’attachement à la cellule hôte

• Chez certains virus, la capside est enveloppée d’une bicouche lipidique– Possède des enzymes ou récepteurs (spicules)

nécessaires à l’attachement et à la pénétration

404

Génomes

• ADN Monocaténaire (simple brin)

• ADN Bicaténaire (double brin)

• ARN Monocaténaire

• ARN Bicaténaire

• Une ou plusieurs molécules (segmenté)

• Haploïde ou diploïde

• Circulaires ou linéaires

405

136

Classification des Virus

• Groupes

– I. (ADN bc)

– II. (ADN mc )

– III. (ARN bc )

– IV. (ARN mc +)

– V. (ARN mc - )

– VI. (ARN ; retrovirus - trans. inv.)

406

Taxonomie Virale

• Nom de la famille se termine en -viridae

• Nom du genre se termine en -virus

• Espèce virale: groupe de virus qui partagent de l’information génétique et une niche écologique (hôte) semblable

– Noms communs sont utilisés

• Sous espèces sont indiquées par un chiffre

407

Exemple de Taxonomie Virale: Herpesvirus

• Classification:

– Herpesviridae (Famille)

– Herpesvirus (Genre)

– Herpes simplex type 1 / type 2 (Espèce)

• Structure:

– non-seg., lin., ADN db , hélicoïde, env.

408

137

Groupes d’après la Route de Transmission

• N’est pas une classification taxonomique

– Plus d’une famille peut-être incluse dans un groupe de transmission

409

Groupe Virale Route de Transmission

Entérique Oro-fécale

Respiratoire Respiratoire

Zoonotique D’animaux aux humains

Transmis sexuellement Contact sexuelle

Cycle de Multiplication Virale - Étapes

• Attachement -Tropisme

• Pénétration

• Dénudation + Décapsidation

• Réplication du génome

• Transcription <-> Traduction

– Synthèses d’ARNm et des protéines

• Assemblage

• Relâchement

410

411

Récepteur viral

Récepteurcellulaire

Attachement

Décapsidation

Réplication

Synthèse protéique

Encapsidation

138

Attachement et Pénétration

412

• Virus Nus – Bactérien (Bactériophages)

– Attachement au récepteur

• Récepteur détermine le tropisme

– Injection du génome

Intérieur


• Virus Nus - Eucaryote


– Endocytose du virus nu

– Décapsidation

– Libération du génome

413


• Virus Enveloppé


– Endocytose du virus env.

– Dénudation

– Décapsidation


414

139


• Virus Enveloppé


– Fusion de l’enveloppe

– Pénétration de la nucléocapside

– Décapsidation


415

Réplication du Génome

• Générer des copies du génome original

– ADN ou ARN double brin = 2 brins; 1+ et 1-

• Chaque brin sert de matrice pour la fabrication du brin opposé

– ADN ou ARN simple brin = 1 brin; + ou –

• La synthèse d’une copie conforme à l’original requiert la synthèse du brin de polarité opposée!!

– + - + ou - + -

– + + ou - -

416

Enzymes de la Réplication

• Polymérases d’acides nucléiques

– Pol. ADN ADN dépendante: ADN → ADN

– Pol. ADN ARN dépendante: ARN → ADN

– Pol. ARN ARN dépendante: ARN → ARN

– Pol. ARN ADN dépendante: ADN → ARN

417

140

Réplication des Génomes ADN

• Petits virus à ADN (ex. parvovirus):

– Enzymes de la cellule hôte font la réplication, la transcription et la traduction

– L’ADN viral doit être répliqué dans le noyau

– La réplication virale nécessite des cellules en phase de croissance active

– Les fonctions de l’hôte ne sont pas inhibées

418

Réplication des Génomes ADN (Suite)

• Grands virus à ADN (ex. Herpesvirus)

– Enzymes de l’hôte sont utilisée pour transcrire les gènes nécessaires à la réplication de l’ADN viral

• Polymérases virales d’ADN ADN dépendante

– Réplication virale se fait dans le noyau

– Requièrent des cellules en phase de croissance

– Inhibent la synthèse de l’ADN de l’hôte

419

Réplication des Génomes ADN (Suite)

• Très grands virus à ADN (ex. Poxvirus)

– Nucléocapside contient polymérases

• ADN ADN dépendante et ARN ADN dépendante

– Génome viral est répliqué dans le cytoplasme

– Ne requièrent pas des cellules en phase de croissance

420

141

Réplication des Génomes ARN SB

Chaîne positive ou négative

• Chaîne positive:

– Séquence conforme à l’ARNm

– Peut être traduit en protéines

• Chaîne négative:

– Séquence complémentaire à l’ARNm

– Ne peut pas être traduit

421

Réplication des Génomes ARN Pos.

422

Traduction par la machinerie cellulaire

Polymérase ARN ARN dépendante(PRRd)

ARN + (ARNm)ARN virale

Génomique

ARN – (Matrice)

Transcription

par PRRd

ARN + (Génome ou ARNm)

Transcription

par PRRd

Réplication de Génomes ARN Nég.

423

ARN- (Matrice)ARN viraleGénomique

PRRd (Présente dans le virion)

ARN+

Transcription

ARN- (Génome)

PRRdTranscription

142

Réplication des Génomes Rétrovirales – ARN Pos.

424

ADN +

Transcriptase InversePolymérase ADN ADN dépendante (PDDd)

ARNv (+)ARN viraleGénomique

ADNc-

Transcriptase InversePolymérase ADN ARN dépendante (PDRd)(Présente dans le virion)

Transcription inverse

ADN +/-Bicaténaire

Transcription cellulaire

Polymérase ARN ADN dépendante cellulaire

ARNv (+)Génome

Transcription <-> Traduction

• Transcription

– Générer les ARNm viraux

• Petits et grands virus ADN – Procédé cellulaire– Polymérase ARN ADN dép. cellulaire

– Brin nég. d’ADN transcrit en ARNm (pos.)

• Très grands virus ADN – Procédé viral– Polymérase ARN ADN dép. virale

– Brin nég. d’ADN transcrit en ARNm (pos.)

425

Transcription <-> Traduction (Suite)

• Virus ARN (double brin)– Polymérase ARN ARN dép. virale

– Brin nég. d’ARN transcrit en ARNm (pos.)

• Virus ARN (Simple brin pos.)– Polymérase ARN ARN dép. virale

– Brin pos. transcrit en ARN neg. (matrice)

– Brin d’ARN nég. transcrit en ARN pos. (ARNm)

• Virus ARN (Simple brin nég.)– Polymérase ARN ARN dép. virale

– Brin d’ARN nég. transcrit en ARN pos. (ARNm)

426

143

Transcription <-> Traduction (Suite)

• Traduction

– Toujours faite par la machinerie cellulaire

• Synthèse des protéines virales– Capside, polymérases, etc.

427

428

Récepteur viral

Récepteurcellulaire

Attachement

Décapsidation

Réplication

Synthèse protéique

Encapsidation

Profil d’un Cycle Infectieux Unique

429

Éclipse

Temps

No

de

viru

s

Infection

Latence

Relâchement

Ren

dem

ent cellu

laire

144

Cycle de Multiplication Virale - Étapes

• Attachement

• Pénétration

• Dénudation + Décapsidation

• Réplication du génome

• Transcription <-> Traduction

• Assemblage

• Relâchement

430

Éclipse Latence

Paramètres de la Croissance Virale

• Multiplicité d’infection (M.I.):

– Nbre de virus infectieux disponibles pour unecellule

• Nbre de virus infectieux/Nbre de cellules non infectées

• Rendement cellulaire:

– Nbre de virus généré par une cellule infectée suite à un cycle infectieux complet

• Nbre de virus /Nbre de cellules infectées

431

Multiplicité d’Infection

Nombre de cellules = 6

Nombre de virus = 4

M.I. = 4/6 = 0.67

Ou

4 sur 6 cellules seront infectées

432

145

Multiplicité d’Infection

433

Nombre de cellules = 6

Nombre de virus = 10

M.I. = 10/6 = 1.6

Ou

6 sur 6 cellules seront infectées

La M.I.

• 108 cellules sont exposées à 105 virus

– Quelle est la multiplicité d’infection?

• 105/108 = 10-3 ou 0.001

434

– Combien de cellules seront infectées?

• Nbre de cellules X M.I. = 108 X 10-3 = 105

– Combien de cellules demeurent non infectées?

• Nbre de cellules initiales - Nbre de cellules infectées

• = 108 - 105 = 9.99 X 104 ≈ 105

Rendement Cellulaire

435

Nombre de cellules infectées = 4

Nombre de virus produits =10

donc

10 virus/4 cellules infectées

Rendement cellulaire = 2.5 virus produits/cellule infectée

146


• 108 cellules sont infectées à une M.I.=0.0001. Après un cycle infectieux il y avait 106 virus

– Combien de cellules se font infectées?

• M.I. X Nbre de cellules = 0.0001 X 108 cellules = 104

– Quel est le rendement cellulaire?

• Nbre de virus/Nbre de cellules infectées = 106/104 = 100

– Quelle sera la M.I. au deuxième cycle?

• Nbre de virus après 1er cycle/Nbre de cellules non infectées

• 106/(108- 104)= 106/108 = 0.01

• Ou M.I. X Rendement cellulaire: 0.0001 X 100 = 0.01436


• 108 cellules sont infectées à une M.I.=0.0001. Après un cycle infectieux il y avait 106 virus– Combien de cycles sont possibles?

• M.I. du 1er cycle: 0.0001• M.I. du 2e cycle: 0.0001 X 100 = 0.01• M.I. du 3e cycle: 0.01 X 100 = 1.0

– Toutes les cellules ce feront infectées– Dernier cycle– Donc 3 cycles au total

– Quelle sera le nombre de virus final approximatif?• Nombre de cellules qui est possibles d’infecter: 108

• Rendement 100 virus/cellule• Donc nombre final: 108 X 100 = 109

437

Énumération et Typage des Virus

• Compte direct– Détermine nombre de virus totaux

• Essai de plages– Détermine nombre de virus infectieux

• Essai d’hémagglutination– Détermine nombre total de virus

– Possible seulement avec les virus hémagglutinants• Qui possède l’hémmaglutinine – Ex. influenza

• Infectieux et non infectieux

• Essai d’inhibition d’hémagglutination– Typage antigénique des virus hémagglutinants

438

147

Comptes Directs

• Coloration négative

• Microscopie électronique

• Ne distingue pas les particules infectieuses des particules non infectieuses

• Utile pour les virus qui ne peuvent pas être crus en laboratoire

• Utilise des billes à une concentration connue pour estimer le volume du champ de vision

439

Comptes Directs Viraux

440

Ajouter billes

(104/mL)

Observer au microscope

10 billes dans un champ

Donc un champ = 0.001 mL21 virus dans un champ

Donc 21 virus/0.001 mL = 2.1 X 104 virus/mL

Essai de Plages

• Infecter monocouches de cellules ou tapis bactériens avec différentes dilutions de virus

• Déterminer le nombre de plages pour chaque dilution

– Chaque plage est le résultat d’une seule cellule infectée par une seule particule virale

• 1 UFP

441

148

Les Plages

• Effet cytopathique localisé

– Lyse/mort cellulaire

• Chaque plage représente un foyer d’infection

– Chaque foyer d’infection est initié par une cellule infectée

442

Essai de Plages

443

Mélanger avec quantité constante de cellules

permissive

virus

Dilution finale:

1/10

1/10 1/101/101/101/10

Dilutions en séries de facteurs 10

10-1 10-2 10-3 10-4 10-5 10-6

0.1ml 0.1ml 0.1ml 0.1ml 0.1ml 0.1ml

Conc. originale = Nombre d’UFP ÷ dilution ÷ volume36 UFP/(10-4 X 0.1) = 3.6 X 106 UFP/ml

Lyse confluente 36 4 0

Essai d’Hémagglutination

• Mesure de la quantité minimale de virus requise pour agglutiner tous les globules rouges

– 1 unité d’hémagglutination (UHA)

444

Hémagglutination complète

Hémagglutinationpartielle

Pasd’hémagglutination

≥1UHA < 1UHA 0 UHA

149

Essai d’Hémagglutination

445

Mélanger avec quantité constante de globules

rouges

Vue du côté

Vue du haut

virus

Dilution finale:

1/8

1/2 1/21/21/21/2

Dilutions en séries de facteurs 2

1/8 1/16 1/32 1/64 1/128 1/256

0.1ml 0.1ml 0.1ml 0.1ml 0.1ml 0.1ml

Échantillon le plus dilué avec hémagglutination complète = 0.1ml de 1/32 = 1UHAConc. originale = 1 UHA/(0.1 X 1/32) = 320 UHA/ml

Essai d’Inhibition d’Hémagglutination

446

Hémagglutination

Virus

Virus lient GR

+

Hémagglutinationinhibé

Virus + Anticorps

Ac lient le virus

Virus ne peut pas lier GR

+

Des Virus à la Portée de TousPapilloma Humain, Influenza et le Virus

d’Immunodéficience Humain447

150

Papillomavirus Humain

• Petit virus nu– 51 types connus

• Types 6, 11, 16 et 18 sont plus communs

• Tropisme:– Cellules épidermiques en différentiation

• Récepteur:– Inconnu

• Génome ADN double brin– Seulement 6 gènes

448

Cycle Infectieux du VPH

1. Attachement au récepteur cellulaire2. Endocytose3. Pénétration du virus enveloppé dans le noyau4. Fusion, dénudation et décapsidation5. Transcription et synthèse de protéines précoces

• Protéines régulatrices non structurales6. Recrutement et modification de l’ADN polymérase

de l’hôte7. Réplication du génome viral8. Transcription et synthèse de protéines tardives9. Assemblage de la capside10. Empaquetage du génome11. Lyse cellulaire et relâchement

449

450

151

L’Influenza

• Virus enveloppé

• Trois types– A, B et C

• Tropisme:– Cellules épithéliales du tractus respiratoire

• Récepteur:– Acide sialique

• Génome ARN (-) segmenté– 8 segments

451

Virus Influenza - Anatomie

452

Hémagglutinine

Membrane bilipidiqueProtéine M1

Neuraminidase

Polymérase ARN ARN dépendante

8 segments ARN-monocaténaire

Protéine M2

Virus Influenza – Protéines du Virion

• Hémagglutinine

– Récepteur viral

• Protéine M1

– Protéine de la matrice

• Protéine M2

– Impliquée dans la dénudation

• Neuraminidase

– Impliquée dans le relâchement

• Polymérase ARN ARN dépendante

– Requise pour la réplication virale 453

152

Cycle Infectieux

454

Neuraminidase

Hémagglutinine

AttachementAcide sialique

Endocytose

EndosomeDénudation

Décapsidation

455

ARNv (-)

ARNm +

ARNc (+)

456

ARNv (-)

ARNm +

ARNc (+)

Assemblage de la capside

153

457

ARNv (-)ARNm +

ARNc (+)

Le VIH

• Virus enveloppé

• Tropisme:

– Cellules du système immunitaire

• TA, monocytes et macrophage

• Récepteur:

– CD4

• Génome ARN +

– Diploïde: 2 copies

458

VIH - Anatomie

459

Membrane bilipidique

Protéine de la matrice

Capside

ARN

gp120

gp41

Transcriptase inverse

154

VIH – Protéines du Virion

• Protéines de la capside

• Protéine de la matrice

• Récepteur viral

– GP120 et GP141

• Transcriptase inverse– Polymérase ADN ARN dépendante et ADN ADN dépendante

• Intégrase– Permet l’intégration du génome viral au génome cellulaire

• Protéase virale– Permet la maturation des polyprotéines virales

460

Cycle Infectieux du VIH

1. Attachement de gp41/120 a CD42. Fusion de l’enveloppe à la membrane cellulaire3. Dénudation et décapsidation4. Réplication et intégration du génome d’ADN viral5. Transcription d’ARNm par la cellule6. Traduction de polyprotéines par la cellule

– gag, pol et env7. Maturation des polyprotéines par la protéase

– gag → Protéines de la capside– pol → Transcriptase inverse et intégrase– env → gp120 et gp41

8. Assemblage de la capside9. Empaquetage du génome10. Bourgeonnement et relâchement

461

Cycle Infectieux

462

GP120

AttachementCD4

Pénétration

Fusion

Décapsidation

Transcription inverseADNcADN double brin

155

463

Intégration

Transcription

Assemblage

464

Viroïdes

• ARN circulaire simple brin qui code pour une seule protéine

• Aucune coque protéique

• Répliqué par pol. ARN ARN dép.

• Infecte principalement les plantes

• Une forme connue chez les humains

– Hépatite D

• Requière coïnfection par l’hépatite B

465

156

Prions

• « Protéines infectieuses »

• Protéines normales (PrPc) sont converties à une configuration alterne par le contact avec des protéines prions (PrPsc)

• Pas d’ADN ou d’ARN

• Maladies héréditaires et transmissibles

– Encéphalopathies spongiformes

• Maladie tremblante du mouton, maladie de Creutzfeldt-Jakob, Kuru, maladie de la vache folle

466

Immunologie

Le Système Immunitaire

467

L’Immunité

• Tous les mécanismes utilisés pour protéger le corps humain d’entités étrangères – Les antigènes– 3 lignes de défense :

• 1re - Les Barrières– Système inné – aucune éducation

– Actif en tout temps

– But: Prévenir l’entrée

• 2e –Système phagocytaire– Système inné – aucune éducation

– Prévenir la propagation

– Détruire l’entité étrangère

– Recruter et activer la 3e ligne

• 3e - La réponse acquise ou adaptative– Doit être éduqué – peut apprendre

– Destruction/Neutralisation spécifique de l’entité

– Prévenir les invasions futures - mémoire468

157

Caractéristiques des Deux Systèmes

Inné

• Antigène indépendant

• Immédiat

• Non spécifique à l’antigène

• Pas de mémoire immunologique

Acquis

• Dépendant d’antigène

• Période de Latence

• Spécifique à l’antigène

• Mémoire immunologique

469

Cavité céphalique

Cavité thoracique

Cavité abdominale

Cavité pelvienne

La 1re Ligne - les Barrières

• Prévenir le passage à l’intérieur

– L’intérieur est stérile à moins d’une infection

• Toutes les cavités représentent l’intérieur chez l’homme

• Toutes les cavités, sauf pour la cavité pelvienne, représentent l’intérieur chez la femme

• Le tractus gastro-intestinal et une partie du tractus respiratoire sont externes

470

Les Barrières - la Peau

471

Physique• Cellules kératinisées

épaisses

• Desquamation des cellules

Chimique• Concentration élevée de sel

• Acides gras inhibent la croissance bactérienne

• Défensines-antibiotiques peptidiques

• Faible pH

• Antimicrobiens générés par la microflore

158

Les Barrières - l’Oeil

472

Physique

• Larmes

– Lavage /élimination

Chimique

• Larmes-Lysozyme

• Lactoférrine

– Protéine qui lie le fer

• Faible aw

Les Barrières – Voies Respiratoire et Gastrointestinale

473

Physique

• Poils et cils nasaux

– Action de filtration

• Sécrétions muqueuses

– Piègent les particules

• Escalier mucociliaire

• Éternuements et toux

• Sécrétions de surfactants par les cellules A

– Préviennent l’attachement

Chimique

• Lysozymes

• Lactoférrine

• Peptides antimicrobiens

• Thiocyanate sécrété par les glandes salivaires

• Acides gastriques

• Sels biliaires

• Enzymes digestives

• Microflore

Les Barrières - La Flore Naturelle

• Microorganismes retrouvés à des sites spécifiques chez des individus sains

– Toutes les surfaces externes sont colonisées

– Compétition contre les pathogènes

– Sources d’organismes pathogènes (Opportunistes)

– Stimule le système immunitaire

• Stimule la production d’anticorps contre des épitopespartagés par les pathogènes

474

159

Le Système Inné - 2e Ligne

• Cellules et substances sériques prédisposées pour l’attaque immédiate des antigènes

– Cascade du complément alterne

– Cellules sanguines – Leucocytes

• Cellules polymorphonucléaires – Granulocytes

• Monocytes/macrophages

• Cellules NK

– Réponse inflammatoire

475

Cascade du Complément Alterne

• Implique une collection de protéines sériques

– Protéines du complément:

• C2, C3, C4, C5, C6, C7, C8 et C9

– Protéines accessoires: B et P

• Initiée par la liaison à des composantes communes a une grande variété de bactéries:

– Liaison de C3b à lipide A, acide téchoïque

476

C9

C9

Voie Alterne

477Bactérie Gram Négative

C3 + H2O + C3b

C3b

Ba

PBBb

C3 Convertase

C3 C3aC3b

C3b

C5 Convertase

C5C5a

C5b

+

C5b C6 C7

Complexe CAM

C3a

C8C9C

9C9C9

C9

C9

C9

•477

160

Conséquences

• Opsonisation– C3b

• Bactéries, virus et parasites

• Anaphylatoxines– C3a et C5a

• Activent granulocytes et monocytes– Induisent la réponse inflammatoire– Dégranulation

• CAM– Lyse osmotique

• Bactéries Gram négatives – Permettent lysozymes d’atteindre la paroi

• Parasites – Perte de solutés478

Cellules Sanguines

479

Cellule Hématopoietique multipotente

Cellule progénitrice myéloïde Cellule progénitrice lymphoïde

Érythrocyte Mastocyte

Myéloblast

Cellule tueuse naturelle

BasophileNeutrophile Éosinophile Monocyte

Cellule dendritique Macrophage

Plasmocyte

Lymphocyte T Lymphocyte B

Petit lymphocyte

Cellules Polymorphonucléaires - Granulocytes

• Neutrophile

– Cellule phagocytaire

– Conc. élevée est indicatrice d’une infection

– Normalement absent dans les tissus sains

• Éosinophile

– Combats les infections parasitiques

– Impliqué dans les réactions allergiques

• Basophile/Mastocyte

– Impliqué dans les réactions allergiques480

161

Rôles des Granulocytes

• Destruction de l’entité étrangère– Phagocytose

• Possèdent des récepteurs pour les opsonines– Digestion enzymatique

– Destruction chimique

» Antiseptiques: peroxyde et hypochlorite

– Relâchement des granules• Médiateurs inflammatoires

• Enzymes digestives

• Antiseptiques: peroxyde et hypochlorite

• Recruter les leucocytes non granulaires

• Recruter les lymphocytes – 3e ligne481

Rôles des Agranulocytes

• Monocytes/Macrophages/Cellules dendritiques

– Phagocytes

• Possèdent des récepteurs qui reconnaissent les opsonines

– Cellules présentatrices d’antigènes (CPA)• Ingestion/Digestion/Présentation

– Présentation d’épitopes d’antigènes exogènes

– Présentation sur le CMHII

– Présentation aux lymphocytes T auxiliaires

• Activer la 3e ligne – Réponse adaptative

482

Lymphocytes NK – Réponse Innée

• Tuent les cellules qui n’ont pas ou ont peu de CMHI

– Cellules infectées par des virus

– Cellules cancéreuses

• Deux récepteurs de surface• Récepteur inhibiteur

– Interagit avec CMHI des cellules nucléées

• Récepteur activateur– Interagit avec glycoprotéines induites par le stress

483

162

NK

Action des Cellules NK

484

Cellule

NK CelluleInfectée

Récepteur inhibiteur

Récepteur activateur

CMHI

Protéine activatrice

Cellule

Survie

CelluleInfectée

Réponse Inflammatoire

• Buts:– Neutraliser ou détruire l’envahisseur

– Alerter la troisième ligne

• Induite par…– Dommages aux tissus

– Infections

– Toxines

– Anaphylatoxines

• Symptômes– Rougeur, chaleur, douleur, œdème, perte de fonction

485

3e Ligne - Le Système Acquis

• Caractéristiques:

– Spécifique

– Acquiert une mémoire après une première rencontre

– Amélioration suite à des infections subséquentes

– Discrimination entre le « soi » et le « non-soi »

486

163

Le Non-Soi

• La majorité des cellules sont étiquetées pour m’identifier

– CMHI et CMHII

• Mes lymphocytes ont des récepteurs qui reconnaissent des épitopes que je n’ai pas

– RCB et RCT

• J’étiquette le non-soi avec des opsonines

– Protéines du complément et anticorps

487

Le Non-Soi

• Les antigènes

– Entités reconnues par les récepteurs des lymphocytes B (RCB) ou T (RCT)

• Antigène exogène– Entité qui se retrouve à l’extérieur des cellules

• Antigène endogène– Entité fabriquée à l’intérieur de la cellule

– Les antigènes possèdent des épitopes (ou déterminants antigéniques) qui interagissent avec les paratopes des RCB et RCT

488

Le Non-Soi – l’Antigène

489

Virus=Antigène

Déterminant antigénique ou Épitope

164

Antigènes Exogènes Vs Endogènes

• Exogènes

– Introduit dans le corps à partir de l’extérieur

• Inclut agents infectieux– Telle que bactérie, virus, champignons, protistes, vers etc.,

• Inclut substances environnementales – Tels que produits alimentaires, pollen, etc.

– CPA ingère les antigènes exogènes par phagocytose et les digèrent en fragments

• Les fragments (épitopes) sont présenté sur le CMHIIaux cellules TA

490

Présentation sur CMHII

491

CPA

Ingestion

CPA

Digestion

TA

Reconnaissance

CPA

Présentation

CPA

Reconnaissance

CMHII

RCTConclusion• C’est un antigène• Sonner l’alarme• Recruter les lymphocytes• Déclencher une attaque

Antigènes Exogènes Vs Endogènes

• Endogènes

– Sont généré à l’intérieur de la cellule par le métabolisme cellulaire

• Inclut les antigènes du soi, tumoraux, et viraux

– Peuvent être le résultat d’infections intracellulaires virales ou bactériennes

– Ne requière pas de phagocytose

– Fragments généré par la dégradation sont présentés sur le CMHI aux cellules Tc

492

165

Présentation sur CMHI

493

TC

Reconnaissance

Cellule nuclée

Infection

CMHI

RCT

Conclusion• Cette cellule est infectée• Elle doit être tuée

MultiplicationSynthèse de protéines

Dégradation

Présentation

La Présentation

• Les épitopes d’antigènes doivent être présentés afin d’être reconnus en tant que non-soi

494

• CMHI

– Retrouvé sur la majorité des cellules nucléées

• Exceptions: globules rouges, neurones et spermatozoïdes

– Présentation d’épitopesd’antigènes endogènes aux RCT des lymphocytes Tc

• CMHII

– Retrouvé seulement sur les CPA

• Monocytes, macrophages, cellules dendritiques, lymphocytes B

– Présentation d’épitopesd’antigènes exogènes aux RCT des lymphocytes TA

3e Ligne – Deux volets

495

Réponse humorale Réponse cellulaire

Cible Participants Cible Participants

Ag exogènes

Lymphocytes TA – TH2

Ag endogènes

Lymphocytes TA – TH1

Lymphocytes B Lymphocytes Tc

Anticorps Cellules NK

Cascade classique du complément

166

Réponse Humorale

• La réponse humorale a besoin de deuxsignaux afin d’être activée

1. Un lymphocyte TA (TH2) doit déterminer qu’un épitope, présenté par le CMHII d’une CPA du système inné, représente le non-soi

• Conséquence : TA (TH2) est activée

2. Un lymphocyte TH2, qui a été activé, doit confirmer qu’un épitope, présenté par le CMHIId’un lymphocyte B, représente le non-soi

• Conséquence : Lymphocyte B est activé

496

Lymphocytes TA

• Un Lymphocyte TA possède des RCT avec unparatope capable de reconnaître un épitope présenté par le CMHII des CPA

– Macrophages, monocytes, cellules dendritiques et lymphocytes B

• Responsable de la discrimination du non-soi

497

TA

CD4

TH2CD4

1. Présentation aux Cellules TA

498

CD4

TH2

CD4TH2

CD4TH2

CD4TH2

Amplification clonale

RCTParatope

CPA

CMHII

TH2CD4

167

Lymphocytes B

• Possède un RCB capable de reconnaître unépitope d’antigènes exogènes

• Font l’endocytose des complexes Ag-RCB

• CPA : Font la présentation d’épitopes sur CMHII

499

RCB

2. Activation de la Réponse Humorale

500

Rép

erto

ire

de

lym

ph

ocy

tes

B n

aïfs

AntigèneActivation

PP

P

P

Plasmocytes

MM

B Mémoires

Amplification clonale et différentiation

Sécrétion d’Ac

ÉpitopesCMHIIRCBCytokines

Les Anticorps (Immunoglobulines)

501

Chaîne lourde

Région variable

Région constante

Liens disulfures

Chaîne légère

Région variable

Région constante

Isotype

Idiotype

Sites de liaisons d’épitopes antigéniques

2 X Fab

1 X Fc

168

Les Anticorps (suite)

• Régions variables

– Uniques à chaque lymphocyte B

– Idiotype de l’Ac

– Région du paratope

– Confèrent la spécificité à l’épitope

• Régions Constantes

– Isotype de l’anticorps

• IgM, IgA, IgD, IgG, IgE

– Confère le mode d’action de l’Ac

502

Isotypes

• Membranaire: RCB

503

IgD

IgG

IgMIgM

• Monomère; Membranaire: RCB

• Pentamère: Sérique

• Premier Ac produit lors d’une première rencontre

• Anticorps sérique:

• 80% des Ac sériques

• Traverse le placenta

Isotypes

504

IgE

IgA

• Dimère:

• Associé aux muqueuses

• Tractus urogénital

• Tractus respiratoire

• Tractus gastro-intestinal

• Sécrété dans le colostrum

• Monomère:

• Récepteur membranairedes basophiles et mastocytes

169

Modes d’Actions des Anticorps

505

• Agglutination

• Neutralisation

• Opsonisation

• ADCC

• Dégranulation des granulocytes

• Fixation du complément

– Voie classique du complément

IgM et IgA

IgM, IgA et IgG

IgG et IgM

IgG et IgM

IgE

IgM et IgG

Agglutination

506

• Favorise la phagocytose

• Inactive l’envahisseur

Neutralisation

507

• Liaison à des composantes essentielles causant l’inactivation

170

Opsonisation

508

• Régions Fc sont des opsonines reconnues par les cellules phagocytaires

Cytotoxicité Cellulaire Dépendant des Anticorps - ADCC

509

• Régions Fc sont reconnues par des récepteurs des cellules NK

Dégranulation

510Lysosome

Granules de médiateurs préformés

Récepteur de région Fc

171

Voie Classique du Complément

511

C1qC1r C1s

Complexe C1C4

C

4a

C

4b+

C

4b

C2

C2a

C2a C2b+

C5 ConvertaseC3

C3b

C3a

+

C5bC6 C7C3b

C3 ConvertaseC5

C5a

C5b

+

C9

C9C8

C9C

9

C9C9

C9

C9

C9

Conséquences de la Voie Classique

• Opsonisation

– C3b & C4b

• Analphylatoxines

– C3a & C5a

• CAM

– Lyse osmotique

512

Sommaire: Réponses à un Agent Exogène

513

• Rencontre de l’antigène– La 1re ligne prévient l’entrée

• Pas d’infection

• Aucune réponse immune

• Pénétration de l’antigène– La 1re ligne a échoué

• Infection

– 2e ligne de défense

• Système phagocytaire

• Cascade du complément alterne

• Destruction de l’antigène

• Recrutement de la 3e ligne

• Présentation aux cellules TA

– 1ier signal

– Un antigène est reconnu

172

Sommaire: Réponses à un Agent Exogène (Suite)

514

• La 2e ligne à échoué

– 3e ligne est activée• Reconnaissance par B

– Présentation à TA activée

– 2e signal - La présence d’un antigène est confirmé

• Activation de B

– Sécrétion d’Ac - Attaque

» Opsonisation – Phagocytose

» Cascade du complément classique

» Neutralisation

» Agglutination

» ADCC

• Mémoire est acquise

Réponses Immunes: 1re et 2e Rencontres

515

Élément Réponse primaireRéponse

secondaire

Réponse maximale

Plus faible Plus forte

Dose d’antigène requise

Relativement élevée

Faible

Latence Entre 10-21 jours Entre 1-3 jours

Réponse à Médiation Cellulaire

• La réponse cellulaire a besoin de deux signaux afin d’être activée

1. Un lymphocyte TA (TH1) doit déterminer qu’un épitope, présenté par le CMHII d’une CPA du système inné, représente le non-soi

• Conséquence : TH1 est activé

2. Un lymphocyte Tc (naïf) doit déterminer à son tour que l’épitope présenté par le CMHIreprésente le non-soi

• Conséquence : Lymphocyte Tc est armé

516

173

TH1CD4

1. Présentation aux Cellules TA

517

CD4

TH1

CD4TH1

CD4TH1

CD4TH1

Amplification clonale

RCTParatope

CPA

CMHII

TH1CD4

Lymphocytes Tc

• Récepteur cellulaire – RCT

– Reconnaissance du non-soi présenté par CMHI

– Un lymphocyte Tc possède un RCT capable de reconnaître un épitope associé au CMHI

• Tc naïves doivent être armées

– Deux signaux sont requis :

• Reconnaissance par un RCT d’un épitope spécifique associé au CMHI

• Cytokines activatrices produites par TH1518

RCT

Tc

CD8

2. Activation/Armement de Tc

519

TC

naïve

ReconnaissanceSynthèse/Dégradation Présentation

TH1CD4

Activation/Armement

Amplification clonale de Tc armé

174

Attaque par les Cellules Tc Armées

520

Attaque du Système Immunitaire - le VIH

521

Le VIH

• Récepteur viral

– Gp120

• Récepteur cellulaire

– CD4

• Cellules T auxiliaires, monocytes, macrophages et cellules dendritiques

• Réplication préférentielle dans les cellules T activées

• Durée de vie d’une cellule T qui réplique activement le VIH: 2.2 jours 522

175

Suivi de l’Infection par le VIH

523

Nb

red

e c

ellu

les

CD

4/µ

L

Nb

red

e V

IH/µ

L

InfectionPhase aigüe

Dissémination massive du VIH

Phase de latencePériode asymptomatique

Symptômes cliniques

Infections opportunistes

Mort

Semaines Années

Séroconversion

Anticorps spécifiques au VIH

Décours de l’Infection par le VIH

• Pré-infection• Compte CD4 normal entre 1000 -2000 cellules/µL

• Subclinique (1-4 semaines)• Asymptomatique

• ARN du VIH peut être déceler aussi tôt qu’une semaine post infection

• Compte CD4 500-600 cellules/µL

• Syndrome primaire (6-12 semaines)• Symptômes non-spécifiques semblables à la

mononucléose

• Compte CD4 350-500 cellules/µL

• Séroconversion524

Décours de l’Infection par le VIH

• Période de latence clinique (Jusqu’à 10 ans)

• Période asymptomatique

• Compte CD4 : 200-350 cellules/µL

• Risque d’infections opportunistes

• SIDA

• Compte CD4 moins que 200 cellules/µL

• Risque d’infections opportunistes sévères

• Compte CD4 moins que 50 cellules/µL

• Immuno-incompétence → mort

525

176

Immunité Acquise

Les Vaccins

526

Immunisations

527

• Active (Prophylactique)

Naturelle Non intentionnelle

Artificielle Délibérée

• Passive (Thérapeutique)

Naturelle

Artificielle

Infection

Vaccination

Type d’immunité Mode d’acquisition

Transfert d’Ac - mère à enfant

Transplacentaire ou colostrum

Administration d’Ac

Définitions

• Vaccin:

– Suspension de microbes atténues ou tués, ou une fraction de ces derniers, administrée pour induire une immunité - mémoire

• Anatoxine:

– Version modifiée non toxique d’une toxine qui a retenu son immunogénicité

• Adjuvant :

– Composé ajouté à des préparations vaccinales qui augmente la réponse immunitaire

528

177

Types de Vaccins

• Atténué (vivant)

– Version moins virulente, mais vivante du pathogène

• Inactivé (mort)

– Virus ou bactéries tués à la chaleur ou au formol

– Vaccins d’anatoxines

– Vaccins sous unitaires

• Protéine ou autre composante purifiée du pathogène

529

Buts de la Vaccination

• Protéger l’individu – Efficacité de la protection

– Protection contre l’infection

• Prévenir l’entrée, la croissance, la propagation et la pénétration cellulaire

– Protection contre la maladie

• Prévenir les dommages causés par le pathogène ou des produits de celui-ci

• Protéger la population – Immunité de troupeau

– Restreindre la propagation entre les individus530

Vaccins Atténués (vivant)

• Virulence atténuée ou éliminée – L’atténuation est le résultat de mutations

– Ex. Rougeole, oreillons, rubéole, bacille de Calmette-Guérin

• Avantages:– Grande efficacité– Reproduisent l’infection– Structures demeurent inchangées

• Désavantages:– Peuvent induire des symptômes– Peuvent causer la maladie chez les personnes

immunodéprimées – Peuvent retourner à l’état sauvage (Réversion)

531

178

Vaccins Inactivés

• Inactivation par des méthodes physiques– Traitement à la chaleur – Traitement au formaldéhyde (formol)

• Anthrax, Cholera, Pertussis, Influenza

• Avantage:– Très sécuritaires

• Désavantages:– Structures antigéniques peuvent changer– Immunité peut-être faible et de court terme– Ne reproduisent pas l’infection– Réactions allergiques– Doses de rappel souvent requises– Adjuvants requis

532

Réponse Immunitaire - Inactivé Vs Atténué

533

Vaccin d’antigène inactivé

Rép

on

se Im

mu

ne

1re dose 2e dose 3e dose

Vaccin d’antigène atténué

1re dose

Vaccin de la Variole

• Agent infectieux: Virus de la variole

– Un seul hôte: l’être humain

• Vaccin: Virus de la vaccine bovine

– Virus vivant (infectieux, atténué)

– La souche vaccinale peut être transmise de personnes immunisées à des personnes non immunisées!!

– A permis l’éradication du virus et de la maladie

• Dernier cas en 1977

534

179

Vaccins de l’Influenza

• 2 versions

– Inactivé

• Croissance du virus dans des embryons de poulet, puis tué

• Traitement au formol et à la chaleur

• Stimule une réponse humorale seulement

– Atténué (LAIV)

• Atténué par une adaptation au froid à 25oC

• Induit une immunité humorale et cellulaire

535

Vaccin DPT

• D - Diphtérie

– Corynebacterium diphtheriae

• Anatoxine diphtérique

• P – Pertussis (Coqueluche)

– Bordetella pertussis

• Antigène de Pertussis

• T - Tétanos

– Clostridium tetani

• Anatoxine tétanique

536

Gardasil - VPH

• Préparation de la protéine L1 de la capside

– La protéine L1 s’auto-assemble générant des particules non infectieuses - VLP

– Les VLP induisent une forte réponse humorale

• Protège contre l’infection pas la maladie

• Non thérapeutique

537

180

Vaccin ROR

• Vaccin vivant atténué multivalent contre la rougeole, les oreillons et la rubéole

• Efficacité 95% • Immunité à vie

Microbiologie Médicale

La Relation Hôte-Pathogène

539

Qu’est qu’une Maladie ?

• Toute modification d’un état de bonne santé, dans laquelle l’entièreté ou une partie du corps de l’hôte n'est pas en parfait équilibre

– Infectieuse - Un état de maladie en raison de la présence d’un microorganisme pathogène ou de ses produits

– Non Infectieuse - Un état de maladie en raison de causes non vivantes

• Génétique, empoisonnement, environnemental, etc.

540

181

Le Pathogène et l’Infection

• Pathogène :

– Tout organisme qui a la capacité de causer une maladie infectieuse

• Infection :

– État lorsqu’un pathogène se développe et se multiplie chez l’hôte

• Une infection peut causer ou ne pas causer une maladie

• Infection n’est pas synonyme à maladie

541

Types de Pathogènes

• Pathogènes primaires

– Causent une maladie suite à une infection

– Ne sont pas normalement associés à l’hôte

• Ex. TB (Mycobacterium tuberculosis), Influenza

• Pathogènes opportunistes

– Causent une maladie dans certaines circonstances

– Peuvent faire partie de la flore naturelle

• Ex. Enterococcus faecium, Candida albicans (flore naturelle)

• Ex. Pseudomonas aeruginosa, Serratia marcescens(microorganismes de l’environnement)

542

Classes de Pathogènes Microbiens

• Bactéries (Primaire et opportuniste)• Ex. Primaire : TB; Opportuniste : E.coli

• Champignons (Principalement opportuniste)• Ex. Levure (candidose)

• Protistes (Primaire)• Ex. Plasmodium spp. (malaria), Trypanosoma spp.

(maladie du sommeil)

• Virus (Primaire)

543

182

Devenir l’Agent d’une Maladie

• 7 Commandements – Trouver un hôte approprié

– Obtenir accès à l’intérieur• Pénétration

– Établir un foyer• Adhérence

– Se multiplier

– Causer des dommages

– Sortie

– Transmission à un nouvel hôte

544

Pénétration

545

• Pénétration de la peau

– Plus difficile des barrières à être pénétrées

– La pénétration dépend sur un traumatisme qui endommage l’intégrité de la peau

• Éraflure, coupure, aiguille, morsure d’insecte, etc.

• Pénétration des membranes muqueuses

– La plus commune des routes d’entrées

• Ingestion, inhalation, contact sexuel (Tractus urogénital ou anus)

Adhérence

• Le pathogène doit adhérer à des cellules hôtes pour établir une infection

– Facteurs d’adhérence bactériens

• Adhésines –retrouvé à l’extrémité des fimbriaes

• Couche-S – Couche externe de protéines semblable à la capsule

• Glycocalyx ou capsule – Couche externe de polysaccharides

• Couche LPS

• Acide téchoïque

546

183

Nuire l’Hôte

• Production de poisons tels que des toxines et des enzymes qui endommagent ou tuent les cellules et les tissus

• Invasion directe et destruction des cellules hôtes

• Amorcer une réponse immune de l’hôte qui mène aux symptômes

547

Les Toxines

• Endotoxine A:

– Composante structurale des membranes des bactéries Gram- (LPS)

• Toxique seulement quand elle est relâchée – Lyse cellulaire

• Induit une réponse inflammatoire

• Exotoxines:

– Protéines produites et sécrétées par les bactéries

548

Propriétés des Toxines

549

Endotoxines

– Thermostables

– Faible toxicité (mg/Kg)

– Inflammatoires

• Non spécifique

– Peu immunogènes

– Pyrogènes (fièvre)

Exotoxines

– Thermolabiles (60-80oC)

– Forte toxicité (μg/Kg)

– Effets associés à des symptômes spécifiques

– Très immunogènes

– Non pyrogènes

184

Les Endotoxines

• Lipopolysaccharide:

– Composante structurale des bactéries Gram -

• Lipide A

– Actif seulement quand relâché suite à la lyse cellulaire

– Cause Endotoxémie:

• Endotoxine libre dans le sang

– Cause Septicémie (choc septique)

• Réponse inflammatoire systémique

550

Classes d’Exotoxines

• Neurotoxines

– Interfèrent avec les transmissions synaptiques des neurones

• Entérotoxines

– Interfèrent avec la réabsorption d’eau par les muqueuses

• Tractus respiratoire et intestinal

• Cytotoxines

– Inhibent des fonctions cellulaires spécifiques

• Ex. Synthèse protéique551

Les Neurotoxines (suite)

• Toxine tétanique (Clostridium tetani)

– Inhibe la sécrétion de neurotransmetteurs des neurones inhibiteurs

– Cause une paralysie spastique

552

185

Les Neurotoxines (suite)

• Toxine botulique (Clostridium botulinum)

– Inhibe la décharge de l'acétylcholine

– Cause paralysie flasque

553

Les Enterotoxines - Toxine Cholérique

• La toxine active la production d’AMPc

• Une hausse des niveaux d’AMPc cause la perte d’électrolytes et de l’eau des cellules qui revêtent l’intestin

• Cause une diarrhée abondante très liquide

– Déshydratation sévère

– Mort (18h à quelques jours)

554

Les Cytotoxines – Toxine Diphtérique

• Produit par Corynebacterium diphteriae

– Inhibe synthèse protéique causant la mort cellulaire :

• Localisé (membrane muqueuse de la gorge)

– Dégénérescence des cellules épithéliales de la gorge

– Inflammation et œdème

– Formation de pseudomembrane

• Systémique

– Défaillance cardiaque

– Inhibition du système nerveux – paralysie

555

186

Sortie

• Les dommages causés à l’hôte facilitent la sortie

– Ex. Vibrio cholerae cause la diarrhée

– Ex. Bordetella pertussis cause la toux

• Peut utilisé des fonctions corporelles naturelle

– Parler, urine, sperme sécrétions vaginales

• Peut utiliser un vecteur

– Morsure d’insecte, aiguilles556

Transmission

• Transmission par contact

– Direct

• Transmission de personne à personne– Toucher, embrasser, les rapports sexuels, ou aérosols de

gouttelettes

557

Transmission

• Transmission par contact

– Indirect

• Transmission par des objets inanimés (formites)

• Transmission par véhicule

– Transmission d'agents pathogènes par des véhicules tels que l'eau, la nourriture et l'air

558

187

Transmission

• Transmission par vecteur

– Transmission par un vecteur mécanique

• Animal (typiquement un insecte, ex. la mouche) qui transporte un agent pathogène d'un hôte à un autre sans être lui-même infecté

– Transmission par un vecteur biologique

• Le pathogène se reproduit dans un vecteur biologique qui transmet le pathogène d'un hôte à un autre

– Ex. la malaria et le moustique

– La maladie de Lyme et le tique

559

Conséquences de la Maladie Infectieuse

• Le résultat de la maladie infectieuse dépend

– Des propriétés de l’hôte

• La réponse immune

– Des propriétés du pathogène

• La virulence

560

L’hôte est maladeIl meurt

L’hôte est maladeIl guérit

L’hôte n’est pas maladeInfection sans maladie

Les défenses n’ont pas fonctionné

Les défenses ont éventuellement fonctionné

Les défense ont fonctionné

Aucune mémoire immune

Aucune ou faible mémoire immune

Mémoire immune d’une exposition antérieur

Agent très virulent Agent virulent Agent non-virulent

Virulence

• La virulence est un terme quantitatif qui réfère à la capacité d’un pathogène de causer une maladie

– Mesure de la sévérité des dommages causes à l’hôte

– Virulence élevée = Pathogénicité élevée

• Le niveau de virulence est une fonction des propriétés du pathogène et de l’hôte

561

188

Mesure de la Virulence

Dose

Portail d’entrée

DI50 DL50

Peau 10-50 50 - 250

Inhalation 1 000 - 8 000 8 000 – 10 000

Ingestion 25 000-100 000 150 000-500 000

• Dose infectieuse (DI50)

– Nombre minimum d’organismes nécessaires pour causer la maladie chez 50% des hôtes

• Apparition de symptômes

• Dose létale (DL50)

– Nombre minimum d’organismes nécessaires pour tuer 50% des hôtes

Bacillus anthracis

562

La Relation Hôte:Pathogène

La Maladie Infectieuse

563

Classification des Maladies d’après la Durée

564

Aig

üe

Période d’incubation

Maladie Convalescence

Organisme disparaîtUne immunité est habituellement acquise

Ch

ron

iqu

e


Maladie

La maladie persiste ou réapparaît sur une longue période

Late

nte


Maladie ConvalescenceLatence(Pas de maladie)

La maladie peut réapparaître

La maladie peut réapparaître si l’immunité est affaiblie

Jours Mois Années

Temps

189

Classification des Maladies Infectieuses

• D’après le lieu– Localisé

• Confiné à un endroit spécifique du corps

– Systémique• Infection avec distribution généralisée dans les tissus

• D’après le temps d’apparition– Primaire

• Infection initiale chez une personne saine

– Secondaire• Survient chez une personne affaiblie par une infection

primaire565

Déroulement de la Maladie Aiguë

• Période d’incubation :

– Inclut la rencontre, la pénétration, l’adhérence, et la croissance

– Durée moyenne de 2-3 jours, jusqu’à plusieurs semaines ou mois

• Période prodormale :

– Précède l’expression de symptômes spécifiques

• Ex. Maux de tête, malaises, maux gastro-intestinaux

– Représente le début de l’activité du pathogène

566


• Période aiguë

– Interactions entre le pathogène et l’hôte sont à leurs summums

• Contribution active de la réponse inflammatoire

• Symptômes spécifiques et non spécifiques– 1re exposition

» La réponse immune acquise est initiée, il n’y a pas d’anticorps présents

– 2e exposition

» Haut niveau d’activité du système acquis

» Niveau élevé d’anticorps

567

190


• Période de convalescence :

– Récupération de la période aiguë

– Diminution des symptômes spécifiques et non spécifiques

– Le niveau d’anticorps est à son summum

568

Microbiologie Clinique

Le Diagnostic

569

Tests

• Tests de dépistages– Identifie les individus asymptomatiques qui

pourraient avoir la maladie

– Vérifie pour la présence d’un facteur associé à la maladie

• Tests diagnostics– Utilisés pour déterminer la présence ou l’absence

d’une maladie chez les sujets qui démontrent des signes ou des symptômes de la maladie

– Fait après un test de dépistage positif pour établir un diagnostic définitif

570

191

Tests de Dépistages

• Microscopie et tests biochimiques

• Immunologiques– Test de précipitation

– Test d’agglutination

– Test de fixation du complément

– ELISA

– Immunochromatographie

• Moléculaires– PCR et RT-PCR

571

Microscopie et Tests Biochimiques

• Microscopie

– Coloration de Gram

– Coloration alcoolo-acido résistante

• Tests biochimiques

– Permet l’identification d’après les caractéristiques métaboliques

• Ex. Exigences en oxygène

• Sources de carbone utilisées

• Métabolisme oxydatif ou fermentatif

• Sous-produits métaboliques572

Immunologie - Tests de Précipitations

• Principe

– Quand des anticorps réagissent avec des épitopes multiples sur des antigènes solubles, il y a formation de réseaux qui génèrent un précipité insoluble

– Les réactions de précipitation peuvent avoir lieu en solution ou dans des gels tel que l’agar

573

192

Agglutination au Latex

•574

Test d’antigène

+

Latex enrobéd’anticorps

Spécimen quicontient l’antigène

Test d’anticorps

Latex enrobéd’antigènes

Spécimen quicontient des anticorps

+

574

Fixation du Complément

• Méthode

575

Sérum dupatient

Avec Ag Pas d’Ag

Ag

Ag

Ag

Ajout d’Ac contre Ag à être déceléAjout d’une concentration limite du complément

Ajout de globules rouges sensibilisés avec IgG

Lyse

Fixation du Complément (Suite)

• Essai qui détermine si le complément est utilisé par la liaison d’AC spécifique à un antigène– Complément utilisé – Pas de lyse de globules rouges

• Fixation du complément

• Antigène présent

– Complément inutilisé-lyse de globules rouges• Aucune fixation du complément

• Antigène absent

• Essai peut-être fait de façon quantitative

• Sensibilité moyenne

576

193

Dosage par la Méthode ELISA

• Utilisé pour déceler la présence d’anticorps ou d’antigènes

– Très sensible

– Quantitatif

– Rapide

577

ELISA – Détection d’Antigène

578

Sérum (source d’Ag) est ajouté à des puits de plastique

Antigène Présent Antigène Absent

Agent bloquant est ajoutéAc contre Ag est ajoutéLavageAc détecteur est ajoutéLavageSubstrat est ajouté

ENZ ENZENZ

ENZ

ENZENZ

ENZENZ

ELISA – Détection d’Anticorps

579

ENZ ENZENZ

ENZENZ

ENZ

ENZENZ

Ac Présent Ac Absent

Ag cible pour Ac à déceler ajouté aux puitsAgent bloquant est ajoutéSérum à tester est ajoutéLavage

Substrat est ajouté

Ac détecteur est ajoutéLavage

194

Interprétation/Quantification

• Des concentrations connues d’antigène ou d’anticorps sont utilisées comme référence

580

AbsDilutions

1.77

0.72

0.25

0.16

0.09

0.02

0.02

1/4

1/10

1/30

1/50

1/100

1/200

Témoin négatif

• Choisir une absorbance plus élevée que le témoin négatif

– Ex. 1/50: (0.16 – 0.02) = 0.14

• Déterminer la corrélation entre l’abs et la concentration

– Ex. Conc. mère était 2 mg/mL• Donc 2 mg/mL X 1/50 = Abs. de 0.14

• 0.04 mg/mL = Abs. de 0.14

• 1.0 mg/mL = Abs. de 3.5


581

• Les abs au dessus de TN sont positifs

– P1 & P3 sont infectés

– P2 est négatif

• P3 a une charge 6X plus élevée

– (1.68-0.02)/0.28-0.02)

• La conc. d’Ag chez P3

– Choisir valeur au dessus du TN• Ex. 1/64 = (0.24-0.02) = 0.22

• Non-dilué = 0.22 X 64 = 14.08

• Standard: 1.0 mg/mL = Abs. de 3.5

• Donc conc. chez P3 : 4.0 mg/mL

Abs

Dilutions

0.28

0.16

0.10

0.06

0.02

0.02

0.02

1/8

1/16

1/32

1/64

1/128

1/256

T.N.

0.019

0.02

0.015

0.02

0.02

0.02

0.02

0.24

0.12

0.07

0.02

0.44

0.86

1.68

Patient

1

Patient

2

Patient

3

Détection d’Ag de virus X


Détection d’Ac contre virus X • Les abs au dessus de TN sont positifs

– P2 & P3 sont séropositifs

– P1 est séronégatif

• P2 a une charge 6X plus élevée

– (1.68-0.02)/0.28-0.02)

• La conc. d’Ac chez P2

– Choisir valeur au dessus du TN• Ex. 1/64 = (0.24-0.02) = 0.22

• Non-dilué = 0.22 X 64 = 14.08

• Standard: 1.0 mg/mL = Abs. de 3.5

• Donc conc. chez P3 : 4.0 mg/mL

Abs

Dilutions

0.28

0.16

0.10

0.06

0.02

0.02

0.02

1/8

1/16

1/32

1/64

1/128

1/256

T.N.

0.019

0.02

0.015

0.02

0.02

0.02

0.02

0.24

0.12

0.07

0.02

0.44

0.86

1.68

Patient

1

Patient

2

Patient

3

195

Immunochromatographie

• Même principe que l’ELISA

– Qualitatif plutôt que quantitatif

– Décèle l’interaction d’anticorps spécifiques contre un antigène

• Méthode colorimétrique

– Principe de plusieurs tests dits rapides

• ≤ 15 minutes

• Utilisée pour la détection de pathogènes viraux et bactériens

• Peut aussi être utilisée pour la détection d’anticorps

583

Principe d’Immunochromatographie

584

Interprétation

585

Positif Négatif Invalide

196

PCR et RT-PCR

• PCR

– Permet l’amplification exponentielle d’une séquence spécifique à partir de génome d’ADN

• Fondé sur la réplication d’ADN

• RT-PCR

– Permet l’amplification exponentielle d’une séquence spécifique à partir de génome d’ARN

• Idem à la PCR, mais requiert une étape initiale pour convertir l’ARN en ADN

– Réaction de transcriptase inverse

586

Utilité de la PCR et de la RT-PCR

• Détection de pathogènes qui sont difficiles ou qui ne peuvent pas être crus en labo– Ex. Mycoplasmes

• Détection précoce d’un faible nombre de pathogènes– Ex. VIH

• Détection d’infections latentes– Ex. EBV

• Criblage rapide de tissus– Ex. CMV dans transplantation d’organes

587

PCR

588

197

Validité des Tests

• Capacité d'un test d’indiquer quels individus ont la maladie et quels ne l’ont pas

– Sensibilité

• Capacité d’un test d’identifier correctement ceux qui ont la maladie

– Spécificité

• Capacité d’un tests d’identifier correctement ceux qui n’ont pas la maladie

• La validité est déterminée en comparant les nouveaux tests aux tests de référence

589

Comparaisons aux Tests de Références

• Vrai positif (VP)

– Nouveau test (pos.) et test de référence (pos.)

• Faux positif (FP)

– Nouveau test (pos.) et test de référence (nég.)

• Vrai négatif (VN)

– Nouveau test (nég.) et test de référence (nég.)

• Faux négatif (FN)

– Nouveau test (nég.) et test de référence (pos.)

590

Calcul de la Sensibilité

AVrai positifs

BFaux positifs

CFaux négatifs

DVrai négatifs

591

Maladie

+ -

+

Test

-

Sensibilité =Vrai pos. (VP)

Total avec maladie

A

A + C=

198

Calcul de la Spécificité

AVrai positifs

BFaux positifs

CFaux négatifs

DVrai négatifs

592

Maladie

+ -

+

Test

-

Spécificité =Vrai nég. (VN)

Total sans maladie

D

B+ D=

Exemple

• Remplir les cellules vides et calculer la sensibilité et la spécificité

• Sensibilité = 240/300 = 0.8 ou 80%

• Spécificité = 600/700 = 0.86 ou 86%593

Résultats de

dépistage

Caractéristiques véritables dans la

population

Maladie Sans maladie

Positif 100

Négatif 60

Total 300 700

Restrictions

• La sensibilité et la spécificité décrivent la validité du test et non la probabilité d'avoir la maladie

• La sensibilité et la spécificité indiquent la probabilité de la présence ou l'absence du facteur testé

– Ex. Dépistage de la tuberculose – Test de tuberculine

• Dépistage pour une réaction immune à l’antigène de la tuberculose

– Sensibilité de 80% = 80% de chance qu’il y a une mémoire

– Pas 80% de chance d’avoir la maladie

• Besoin de valeurs prédictives 594

199

Valeurs Prédictives

• Valeur prédictive positive (VPP)

– Proportion des patients déclarés positifs qui ont réellement la maladie

– Si une personne est déclarée positive, quelle est la probabilité qu'elle ait la maladie?

• Valeur prédictive négative (VPN)

– Proportion des patients déclarés négatifs qui n‘ont effectivement pas la maladie

– Si une personne est déclarée négative, quelle est la probabilité qu‘elle n'ait pas la maladie?

595

Valeur Prédictive Positive (VPP)

596

VPP =Vrai pos. (VP)

Total Pos.

A

A + B=

AVrai positifs

BFaux positifs

CFaux négatifs

DVrai négatifs

Maladie

+ -

+

Test

-

Valeur Prédictive Négative (VPN)

597

VPN =Vrai nég. (VN)

Total nég.

D

C + D=

AVrai positifs

BFaux positifs

CFaux négatifs

DVrai négatifs

Maladie

+ -

+

Test

-

200

Problème

• Un test pour une maladie a une sensibilité de 80% et une spécificité de 95%. Quelle est la probabilité qu’une personne qui a un test positif est véritablement malade?

598

Problème (Suite)

• Choisir population

– Ex. 1000 avec et 1000 sans maladie

• Faire tableau 2 X 2

599

Résultats de

dépistage


population


Positif(0.8 X 1000) =

800

(1000-950) =

50

Négatif(1000-800) =

200(0.95 X 1000) =

950

Total 1000 1000

Problème (Suite)

• Calculer VPP

– VPP = 800/850 = 0.94

– Donc 94% de chances que la personne soit malade600

Résultats de

dépistage


population


Positif(0.8 X 1000) =

800

(1000-950) =

50

Négatif(1000-800) =

200(0.95 X 1000) =

950

Total 1000 1000

201

ÉPIDÉMIOLOGIE

601

Définitions

• Épidémiologie: Branche de la médecine qui décrit l’occurrence, la distribution et les types de maladies dans des populations pendant des périodes de temps distinctes

• L’épidémiologie est l’étude du qui, quoi, quand, où et comment des poussées de maladies infectieuses

602

Définitions (Suite)

• Maladie infectieuse– Maladie causée par un agent infectieux

• Ex. Le rhume

• Maladie subclinique– État dans lequel l'infection a causé une atteinte tissulaire,

mais avec absence de signes ou symptômes cliniques

• Maladie contagieuse– Transmission directe ou indirecte à partir d’une personne

infectée• Ex. L’influenza – La grippe

• Maladie transmissible– Transmission par des voies non naturelles à partir d’une

personne infectée• Ex. Intoxication alimentaire – S. aureus

603

202

Mesures des Fréquences d’une Maladie

• Incidence cumulative ou taux d’attaque

– Type d'incidence appliqué à une fraction de la population qui est observée pendant une période définie

– Mesure du risque de développer la maladie

– Mesure de la transmissibilité

604

IC = No de nouveaux cas de la maladie / Population à risque

Incidence Cumulative

• Numérateur : nouveaux cas

– Cas qui n’était pas préexistant à la période étant examinée

– Les cas ne sont pas nécessairement associés à différents individus

• Ex. Deux personnes ont eu la grippe = 2 cas

• Ex. Une personne a eu la grippe deux fois = 2 cas

• Dénominateur : personnes à risque

– Le nombre de personnes à risque est déterminé au début de la période de l’étude

605

Taux d’Attaque: Exemple 1

• En 2010, 5000 cas nouvellement diagnostiqués d'une maladie sont survenus dans une population de 100 000 habitants. Au début de l'année, il y avait au total 20 000 personnes atteintes de la maladie dans la ville. Notez que les survivants de la maladie acquièrent une immunité à vie.

– Quel est le taux d'attaque pour 2010 par 1 000 résidents?

606

203


• Nombre de nouveaux cas en 2010

– 5 000

• Nombre de personnes à risque

– 100 000 – 20 000 cas préexistant = 80 000

• Taux d’attaque = (5 000/80 000) X 1 000

– = 62.5 cas/ 1 000 résidents

607


• Lors d'un dépistage parmi 1 000 hommes âgés de 65 ans, 100 avaient des polypes du côlon. Au cours de la période de 10 ans qui a suivi, 200 autres hommes atteints de polypes du côlon ont été découverts.

– Quel est le risque d'un an parmi les hommes de 65 ans de développé des polypes du colon?

608


• Nombre de nouveaux cas pour la période de 10 ans

– 200

• Nombre de personnes à risque

– 1 000 – 100 cas préexistant = 900

• Taux d’attaque = (200/900) = 0.22

– Le risque de développé des polypes = 22% ou 1/4.5 sur une période de 10 ans

609

204


• Prévalence :

– Mesure de la proportion d’une population qui est malade sur une période de temps

• Mesure de la pathogénicité

– Varie en fonction de

• L’incidence ou du taux d’attaque de la condition

• Durée moyenne de la condition– La durée est influencée par le taux de rétablissement et le

taux de mortalité

610

P = Cas totaux (nouveau + préexistant) / Population au point du milieu


• Prévalence ponctuelle

– Mesure de la proportion d’une population qui est malade à un point précis de temps

• Varie en fonction de– L’incidence ou du taux d’attaque de la condition

– Durée moyenne de la condition

» La durée est influencée par le taux de rétablissement et le taux de mortalité

611

P = Cas totaux (nouveau + préexistant) / Population au point ponctuel

Prévalence: Exemple 1

• En 2010, 5000 cas nouvellement diagnostiqués d'une maladie sont survenus dans une population de 100 000 habitants. Au début de l'année, il y avait 20 000 personnes atteintes de la maladie. Notez que les survivants de la maladie acquièrent une immunité à vie.

– Quel est la prévalence pour 2010 par 1 000 résidents?

612

205

Prévalence: Exemple 1

• Nombre de nouveaux cas en 2010– 5 000

• Nombre de cas préexistant en 2010– 20 000

• Nombre de cas totaux en 2010 – 25 000

• Population– 100 000

• Prévalence = (25 000/100 000) X 1 000– = 250 cas/ 1 000 résidents

613

Prévalence : Exemple 2

• Les données ci-dessus ont été récoltées à la fin de chaque année

• Calculer les prévalences de la maladie pour 10 000 personnes à la fin de 2005 et de 2003 - 2005

614

AnnéeCas de maladie

(1 000 personnes)Cas Décès

2003 29 202004 15 52005 61 19Total 105 44

Prévalence : Exemple 2

615

• 2005 (prévalence ponctuelle)– (61 cas – 19 décès)/ (1 000 personnes – 44 décès)

• = 0.04 X 10 000 = 400 cas / 10 000 personnes

• 2003-2005 (prévalence)– 105 cas / (1 000 personnes – 20 décès)

• = 0.11 cas X 10 000 = 1 100 cas / 10 000 personnes

206

Incidence Cumulative Vs Prévalence

• Cette figure représente 10 l’occurrence d’une maladie sur une période de 15 mois dans une population de 20 personnes. Chaque ligne horizontale représente une personne et la durée de la maladie

616

Calculer l’incidence cumulative et la prévalence / 1000 personnes pour la période d’oct. - sept

Cumulative Incidence Vs Prévalence

• Incidence cumulative– Numérateur = nombre de nouveau cas entre le 1er octobre et le 30

septembre; = 4 (les 6 autres avaient la maladie avant le 1er octobre et ne sont donc pas incluent)

– Dénominateur = 20 - 6 = 14; 6 étaient déjà malades est donc pas à risque durant la période

– Incidence Cumulative = (4 ⁄ 14) × 1000 = 286 nouveaux cas / 1000

• Prévalence– Numérateur inclut toute personne qui était malade durant la période;

10 personnes avaient la maladie durant la période

– Dénominateur est la population au point du milieu = 20 - 2 = 18; 2 sont décédés avant le point du milieu

– Prévalence = (10 ⁄ 20 -2) × 1000 = 556 cas / 1000

617


• Taux d’incidence

– Taux de l‘occurrence de cas de maladie

• Mesure la vitesse de propagation d'une maladie

• Mesure de l’infectivité– Probabilité d’un pathogène d’établir une infection

618

TI = (Nombre de nouveaux cas) / (Temps-personne à risque)

207

Calcul du Temps-Personne

• Temps-Personne: quantité de temps à risque que chaque personne contribue

– Si une personne développe la maladie au deuxième jour, elle contribue 1.5 jour-personne pendant laquelle elle est à risque

– Si une personne est à risque pendant 30 jours et ne contracte pas la maladie, elle contribue 30 jours-personnes à risque

– Combinées, ces deux personnes contribuent 31.5 jours-personnes à risque

619

Taux d’Incidence – Exemple 1

• Un suivi des cas d’anthrax est faite parmi une population à risque de 100 personnes sur une période de 2 mois. 12 personnes ont développé l’anthrax en septembre et 13 en octobre, quel est le taux d'incidence de l'anthrax par mois-personnes?

620

Exemple 1

• Temps-personne

– 12 personnes développe l’anthrax en septembre

• Donc 12 X 0.5 mois = 6 mois-personnes

– 13 personnes développe l’anthrax en octobre

• Donc 13 X 1.5 mois = 19.5 mois-personnes

– 75 personnes n’ont pas l’anthrax

• Donc 75 X 2 mois = 150 mois-personnes

– Total de mois-personnes à risque

• 6 + 19.5 + 150 = 175.5 mois-personnes

– TI = 25/175.5 = 0.14 cas/mois-personne621

208

Temps-Personne – Exemple 2

• Les cas d’une maladie ont été suivis sur une période de 5 ans dans une population de 100 personnes parmi lesquelles 30 étaient à risque. Quel est le nombre d’années-personnes à risque?

622

Annéed’étude

Nouveaux cas

1 2

2 0

3 1

4 0

5 3Nombre d’années-personnes = (2 X 0.5 an) + (1 X 2.5 ans) + (3 X 4.5 ans) + ((30-6) X 5 ans) = 137 a-p

Temps-Personne – Exemple 3

• Les cas d'ulcère duodénal a été examinée chez 14 sujets qui utilisaient un médicament

– 4 sujets ont commencé l'étude en janvier 1990

– En décembre 1994, 2 des sujets ont quitté l’étude

– 10 sujets se sont joints à l'étude en janvier 1995

– L’étude s’est terminée en décembre 1996

623

Nombre d’années-personnes = (2 X 5 ans) + (10 X 2 ans) + (2 pers. X 7 ans) = 44 a-p

Exemple 4

• L’occurrence d’une maladie chronique est suivie chez une population de 1 000 individus de janv. – avr. 2013. La prévalence de la maladie au début de l’étude était de 10%

– Calculer l’incidence cumulative, la prévalence et le taux d’incidence pour la durée de du suivi

624

Mois d’étude Cas totaux

j 112

f 125

m 150

a 200

209

Exemple 4

• Incidence cumulative

– Nombre de nouveaux cas : 200 - 100 = 100

– Personnes à risque: 1000 – 100 = 900

• IC = 100/900 = 0.11 ou 11%

• Prévalence pour 4 mois

– Nombre de cas : 200

– Population au point du milieu: 1000

• P = 200/1000 = 0.2 ou 20%

625

Exemple 4

• Taux d’incidence

– Nombre de nouveaux cas : 200 - 100 = 100

– Temps-Personnes à risque:

• (12 X 0.5) + ((25 – 12) X 1.5) + ((100 -25) X 2.5) + ((200-100) X 3.5) + ((900-200) x 4) = 3363 mois-personnes

• TI = 100/3363 m-p = 0.03 cas/m-p

626

Prédiction

627

• Le taux d’incidence peut être utilisé pour prédire le nombre de cas futurs

– Ex. L’incidence cumulative d’infections alimentaires chez les personnes qui consomment du sushi est 8% pour un mois. Si en moyenne 25% d’une population de 10 000 habitants consomment du sushi, combien de fois/année est-ce qu’une personne qui consomme du sushi serait prévue de contracter une infection alimentaire? Considérez qu’une infection alimentaire dure en moyenne 3 jours.

210

Solution

• Taux d’incidence:

– Nb de nouveaux cas pour un mois

• 0.08 (IC) X (10 000 X 0.25)(population à risque) = 200

– Nb de mois-personnes à risque

• (10 000 X 0.25)(population à risque) X (1 mois) – (200 X 3/30 mois)

• = 2500 – 20 = 2480 m-p

– T.I.= 200 cas/2480 m-p = 0.08 cas/mois-personne

• Donc 0.98 cas/année-personne

628


• Taux de Mortalité :

• Mesure de la virulence

Nombre de décès résultant d’une maladieNombre d’individus atteints de la maladie

629

Risque Relatif

• Rapport entre la probabilité de contracter une maladie quand ont est exposé à un facteur comparativement à quand ont n'est pas exposé à ce facteur

RR = (Incidence cumulative chez personnes exposées) (Incidence cumulative chez personnes non exposées)

RR = (Taux d’incidence chez personnes exposées) (Taux d’incidence chez personnes non exposées)

630

211

Risque Relatif - Exemple

• Dans une étude faite parmi 1 000 personnes, des chercheurs ont déterminé qui à été mordupar une tique et qui à dévéloppé la maladie de lyme

631

MorduMaladie de Lyme

OuiMaladie de Lyme

Non

Oui 400 200

Non 100 300

Risque relatif = (400 / 600) / (100 / 400) = (0.667/0.25) = 2.67

Interprétation du RR

• = 1 – Indique qu’il n’y a pas d’association

• > 1 – Indique une association positive

• < 1 – Indique une association négative– Ex.

• Si le RR = 5– Les gens qui ont été exposés sont 5 fois plus susceptibles d'avoir le

résultat comparativement aux personnes qui n'ont pas été exposées

• Si le RR = 0.5– Les gens qui sont exposés ont 2 fois moins de chances d’avoir le résultat

comparativement aux personnes qui n'ont pas été exposées

» Effet protecteur

• Si le RR = 1– Les gens qui ont été exposés ne sont pas plus ou moins susceptibles

d'avoir le résultat comparativement aux personnes qui n'ont pas été exposées

632

Taux de Reproduction de Base – R0

• Définition: Nombre de cas d’infections secondaires généré par une infection primaire dans une population susceptible– Si R0 <1: l'infection disparaîtra éventuellement

– Si R0> 1: l'infection continuera à se propager

• Facteurs qui influencent R0

– Risque d'infection lors de la rencontre entre un individu sensible et un individu infecté (IC)

– Fréquence de contacts entre les personnes sensibles et les personnes infectées (P)

– Durée de l’infectivité 633

212

Taux de Reproduction de Base – R0

634

Ebola Variole Rougeole

Immunité de Troupeau

• Proportion de personnes immunisées dans une population au-dessus duquel une maladie ne peut plus persister

– Seuil d’immunité

• R0 < 1

Seuil d’immunité

Susceptible

Infecté

Rétablie

635

Déterminer le Seuil d’immunité

• Combien de personnes doivent être vaccinées afin d'acquérir l'immunité de troupeau?

– Vc = (1−1/R0)/E

• Vc : Proportion minimum critique qui doit être vaccinée

• E : Pourcentage des individus vaccinés qui sont protégés (Mesure de l’efficacité du vaccin)

– Besoin de parvenir à un R0 ˂ 1

636

213

Détermination du Seuil d’immunité

• Exemple

– Une maladie donnée a un R0 de 3 et la vaccination offre une protection à 100%. Combien de personnes doivent être vaccinées afin d'acquérir l'immunité de troupeau?

– Vc = (1−1/R0)/E

– Vc = (1−1/3)/1

– Vc = (1−1/R0)/E

– Vc = 0.66; donc 66% doivent être immunisés

637

Source de l’Agent Infectieux

• Réservoirs inanimés

– Certains pathogènes se retrouvent principalement dans des habitats non vivants

– ex. Clostridium tetani; retrouvé dans le sol

• Réservoirs animés

– Le pathogène ne se retrouve pas habituellement dans des habitats non vivants

– ex. Virus; parasite obligatoire

638

Réservoirs Humains

• Porteur actif– Individu qui est atteint de la maladie et qui exprime les

symptômes qui y sont associés

• Porteur en incubation– Individus sains qui hébergent le pathogène– L'individu sera malade à une date ultérieure

• Porteur convalescent– Individu qui a récupéré de la maladie– N'exprime plus de symptômes– Héberge un grand nombre de pathogènes vivants

• Porteur sain– Individu n'a jamais été malade– Héberge le pathogène

639

214

Réservoirs Animales

• Porteur sain

– Ne cause pas de maladie chez l’animal

– Peut-être un résident de la flore naturelle

• Ex. E. coli, Salmonella

• Porteur malade

– Cause la maladie chez l’animal

– La maladie peut être transmise à l’homme

• Zoonose

– Maladie qui peut être transmise d’un animal à l’homme de façon naturelle

640

Contrôle du Réservoir

• Destruction du réservoir

– Animaux domestiques

• Ex. Tuberculose bovine, maladie de la vache folle

– Animaux sauvages (Très difficile)

• Rage, virus du Nil

– Humains (impossible)

– Réservoirs inanimés

• Élimination ou traitement possible– Ex. Traitement des eaux usées

641

Quarantaine

• Buts: – Éliminer/restreindre la propagation– Le but n’est pas de secourir les malades!

• Maladies pour lesquelles une entente internationale permet la mise en quarantaine : – Variole – Choléra – Peste– Fièvre jaune – Fièvre typhoïde – SARS

642

215

La Triade Épidémiologique

643

Agent

pathogène

Hôte Environnement

Caractéristiques:

Age

Réponse immune

Susceptibilité

Protection

Caractéristiques:

Climat

Structures physiques

Densité de la population

Structure social

Caractéristiques:

Virulence

Pouvoir survivre dans l’environnement

Susceptibilité aux antibiotiques

Interventions:

Éduqué

Immunisation

Interventions:

Assainissement

Retirer les aires de reproduction

Interventions:

Éducation

Quarantaine

Modifier les habitudes sociales

Maladie

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Microbiologie - University of Ottawa