La cellule bactérienne dr latifa (1)

Anatomie fonctionnelle

Docteur Latifa Berrezouga

Professeur en Microbiologie-Immunologie Médicale

Clinicienne au service d’odontologieconservatrice-endodontie

E-mail: [email protected]













Qu’est -ce qu’une bactérie ?Comment la voir ?Quelles sont les structures qui la composent ?Quelle est l’intérêt médical de connaître lamorphologie bactérienne ?

Objectifs

Qu’est -ce qu’une bactérie ?Comment la voir ?Quelles sont les structures qui la composent ?Quelle est l’intérêt médical de connaître lamorphologie bactérienne ?

Quelques dates:

- 1673: Antoni Van Leeuwenhoek

décrit dans la salive de« Très nombreux animalcules.....autant d'habitants que surla planète"

http://www.ucmp.berkeley.edu/history/leeuwenhoek.html

décrit dans la salive de« Très nombreux animalcules.....autant d'habitants que surla planète"

Microscope

1857. Louis Pasteur, rôle des bactéries dansLe processus de fermentation de l’acide lactique

1877: Robert Koch, découverte de Bacillus anthracis(responsable du charbon)Mycobacterium tuberculosis (tuberculose)

http://bacterioweb.univ-fcomte.fr/fcours.html

1884: Christian Gram, coloration de Gram

1890 : W. D. Miller in his book "Themicroorganisms of the human mouth"

Définition-Nomenclature

Domaine Ex: BacteriaRègne Procaryotae

PhylumClasse Schizomyctes

Ordre MicrococcalesFamille Micrococcacea

Genre StaphylococcusEspèce S. aureus

Domaine Ex: BacteriaRègne Procaryotae

PhylumClasse Schizomyctes

Ordre MicrococcalesFamille Micrococcacea

Genre StaphylococcusEspèce S. aureus

Classification des bactéries TAXONOMIEBactéries classées en Taxons (groupes)Espèce: regroupe des organismes qui ont plusieursCaractères communsSouche: est la sous-division d’une espèceClone: une population qui descend d’une même souche

Classification des bactéries TAXONOMIEBactéries classées en Taxons (groupes)Espèce: regroupe des organismes qui ont plusieursCaractères communsSouche: est la sous-division d’une espèceClone: une population qui descend d’une même souche

Htpp://www.homd.org/

Majuscule

Ecrire le nom d’une bactérie en Latin et en Italique

Nom du Genre Nom de l’espèceMajuscule

Abréviation: S.aureus, S. mutans

Streptococcus mutans

Caractéristiques Eucaryote Procaryote

Taille habituelle 0.3 à 2.5 µM 2 à 20 µM

Noyau avec membrane --- +

Nombre de chromosomes 1 >1

Réplication par mitose --- +

Position de l’ADN Nucléoïde ou plasmides Noyau et certains organitesintracellulaires

Présence d’organitesintracellulaires

Aucun Habituellement présents(mitochondries, appareil de

golgi

Présence d’organitesintracellulaires

Habituellement présents(mitochondries, appareil de

golgi

Membrane contenant desstérols

Aucune Souvent présents

Enveloppes cellulaires Hétéropolymère glucido-peptidique

Cellulose et autrespolysaccharides, seulement

dans les plantes

Flagelles et cils Pas de cils Agencement typique

http://www.microbe-edu.org/glossaire/glossaire.html

Observation microscopique Microscopie optique

▪ Etat frais, colorations▪ Améliorations des performances

▪ Fond noir, contraste de phase

Microscopie électronique Fractionnement et analyse des composants

bactériens

Observation microscopique Microscopie optique

▪ Etat frais, colorations▪ Améliorations des performances

▪ Fond noir, contraste de phase

Microscopie électronique Fractionnement et analyse des composants

bactériens

Grossissement maximum = 1000/1-1500/1résolution = 0,2 mGrossissement maximum = 1000/1-1500/1résolution = 0,2 m

L’examen au microscope optique se faità partir d’un prélèvement biologique: exemples

opus d’abcèsoLiquide articulaire (infecté)oLiquide céphalorachidien (lors d’une méningite)oSang infecté (bactériémie, septicémie)

à partir d’une culture bactérienne

L’examen au microscope optique se faità partir d’un prélèvement biologique: exemples

opus d’abcèsoLiquide articulaire (infecté)oLiquide céphalorachidien (lors d’une méningite)oSang infecté (bactériémie, septicémie)

à partir d’une culture bactérienne

État frais

Une goutte d’un prélèvement biologiqueentre lame et lamellePermet de voir-Morphologie des bactéries-Mobilité des bactéries-Présence de cellules: PNN, GR…

Une goutte d’un prélèvement biologiqueentre lame et lamellePermet de voir-Morphologie des bactéries-Mobilité des bactéries-Présence de cellules: PNN, GR…

1: Cristal Violet ou Violet de Gentiane; 2: Lugol; 3: Alcool ouiode acétone; 4: Fushine

Coloration de Gram

Prélèvement biologiqueFixé sur une lame: Frottis-Forme de la bactérie-Coloration: Gram+, Gram--Présence de cellules

Coloration deGram-Weigert

2 grandes catégoriesde bactéries

Gram positifs Gram négatifs

Cocci à Gram positifGroupés en amasCocci à Gram positifGroupés en amas

Cocci à Gram positifGroupés en chainettesCocci à Gram positifGroupés en chainettes

Ex: S. aureus

Ex: Streptocoque du groupe A

bacilles à Gram négatifGroupés en amasbacilles à Gram négatifGroupés en amas

Ex: Porphyromonas gingivalis

bacilles à Gram négatifSous forme de spiresbacilles à Gram négatifSous forme de spires

Ex:Treponema pallidum

Familles des mycobacteriaceae (tuberculose) Richesse en lipides (acides mycoliques) Coloration de Zhiel-Neelsen BAAR: Bacilles Acido-Alcoolo-Résisistant

Classe des mollicutes (mycoplasmes) Pas de peptidoglycane

Famille des spirochetaceae Structure complexe

Familles des mycobacteriaceae (tuberculose) Richesse en lipides (acides mycoliques) Coloration de Zhiel-Neelsen BAAR: Bacilles Acido-Alcoolo-Résisistant

Classe des mollicutes (mycoplasmes) Pas de peptidoglycane

Famille des spirochetaceae Structure complexe

Bleu de Méthylène Giemsa Imprégnation argentique

Grossissement: 100 000/1Résolution: 1 nm

Les bactéries en microscopieélectronique

Transmission

Balayage

Virus

Bactérie

M E à balayage

Grossissement: X >10.000 fois

Bacilles spiralés Forme en « epi de maïs »

Chromatographie

Electrophorèse

Ultracentrifugation

Det

ecto

r

TOF-MS

Spectrographie de masse

Dimensions et formes des bactéries Ultrastructure d’ensemble La paroi Structure: Gram +, Gram – rôles

Les structures externes Flagelles Pili autres

La membrane cytoplasmique Structures internes Formes cellulaires « différenciées »




Dimensions

Visi

ble

à l’œ

il nu

Invi

sibl

e à

l’œil

nu

Grappes

ChaînettesCoques

Bacilles

Spirochètes

Cocci Bacille Spirille

Spirochète

Filaments

HypheTige

DiplocoqueEx: Streptococcus pneumoniae

Chaines de cocciEx: Streptococcus mutansChaines de cocciEx: Streptococcus mutans

GrappeEx: staphylococcus aureus

PacketEx: Streptococcus pyogenes


Les structures externes Flagelles Pili Autres structures extracellulaires



Les structures externes Flagelles Pili Autres structures extracellulaires


Cytoplasme

Chromosome

FlagellePili

Ribosomes

Membrane plasmique

Capsule

Paroi

Paroi décolée du reste de la cellule chez un E. colitraité par des antibiotiques

Paroi des Gram positif: ultrastructure

Deux couches dontl’une dense et epaisse

Paroi des Gram négatif: ultrastructure

Trilamellaire

Anatomie et ultra-structure Dimensions et formes des bactéries Ultra-structure d’ensemble La paroi

Structure: Gram +, Gram – rôles



Dimensions et formes des bactéries Ultra-structure d’ensemble La paroi




Bilamellaire Peptidoglycane 90% Acides techoïques Proteïnes Enzymes

Trilamellaire Peptidoglycane 10% Phospholipides Lipo-polysacharides Proteines Enzymes

Gram Positifs Gram Négatifs

Bilamellaire Peptidoglycane 90% Acides techoïques Proteïnes Enzymes

Trilamellaire Peptidoglycane 10% Phospholipides Lipo-polysacharides Proteines Enzymes

Structure schématique de la paroi desGram positifs

Acide teichoïque

Peptidoglycane

Acide lipoteichoïque

Membrane cytoplasmique

CH2-OH

OH

OH

H

HH

NH

O

H NH

H

OO

C O

CH3

C O

CH3

CH2OH

HHOH

O

H3C CH C O

CH3 C H

NH

C O

NH

L-Alanine

CH CH2 CH2 C O

COOH

Acide D-Glutamique

NH

CH (CH2) CH COOH

C O

3NH2

NH

Acidemeso-Diaminopimelique

CH CH3

OC

D-Alanine

NAG ---NAM

Liaison osidique

Liaison ester

Liaisons peptidiques

CH2-OH

OH

OH

H

HH

NH

O

H NH

H

OO

C O

CH3

C O

CH3

CH2OH

HHOH

O

H3C CH C O

CH3 C H

NH

C O

NH

L-Alanine

CH CH2 CH2 C O

COOH

Acide D-Glutamique

NH

CH (CH2) CH COOH

C O

3NH2

NH

Acidemeso-Diaminopimelique

CH CH3

OC

D-Alanine

Peptidoglycane:unité structurale

. Composition : La chaînepolysaccharidique est formée dechaînons N-Acétyl Glucosamine - AcideN-Acétyl Muramique.Les chaînes peptidiques formées auminimum de quatre aminoacides (parexemple L-Alanine - D-Glycine - L-Lysine - D-Alanine)sont toujours fixées sur l'acidemuramique. L'enchaînement desaminoacides des séries D et L est uneconstante.Ces tétrapeptides sont reliésdirectement entre eux ou par unecourte chaîne peptidique (chaîne «interpeptidique»).




Paroi des Gram négatifs : structure schématique

Membrane externe: paroi• Porines: canaux pour le transport de

substances de bas poids moléculaire• LPS Porine

Lipopolysaccharides

lipoprotéineEspacePéri plasmique

lipoprotéine

Peptidoglycane

Membraneexterne

Membranecytoplasmique

Espace periplasmique▪ Entre la membrane cytoplasmique et la paroi

▪ Enzymes hydrolytiques▪ Enzymes inactivant les antibiotiques: B-lactamases▪ Protéines de transport

Lipopolysaccharides

EspacePéri plasmique

lipoprotéine

PorineLipopolysaccharides

Peptidoglycane

Membraneexterne

Membranecytoplasmique

Lipopolysaccharide (endotoxine) des Gram négatifs

Antigénicité

Chaine OPartie externeChaine OPartie externe

CorePolysaccharidique

Partie interne


Partie interne

Spécificité antigénique

Toxicité

AntigénicitéCore

PolysaccharidiquePartie interne


Partie interne

Lipide ALipide A

Morphologie Protection de la cellule Pression osmotique (sphéroplastes) Température, pH, radiations…

Interface avec l’extérieur Porines Espace periplasmique et -lactamases

Cibles de certains antibiotiques Protéines liant les pénicillines (PLP)

Morphologie Protection de la cellule Pression osmotique (sphéroplastes) Température, pH, radiations…

Interface avec l’extérieur Porines Espace periplasmique et -lactamases

Cibles de certains antibiotiques Protéines liant les pénicillines (PLP)



Les structures externes Flagelles Pili Capsules et formations extracellulaire






Cytoplasme

Capsule

FlagellePili

Ribosomes

Capsule

Paroi

Longs filaments (6 à 20µm) fins et flexueux

Flagelline Responsable de la

mobilité phénomène énergétique

Très antigéniques variations antigéniques

Flagelles: structure

Longs filaments (6 à 20µm) fins et flexueux

Flagelline Responsable de la

mobilité phénomène énergétique

Très antigéniques variations antigéniques

Polaire monotriche Polaires lophotriches Péritriches

Mobilité unidirectionelle, rapide Mobilité pluridirectionelle, lente

MonotrichousLophotrichous

AmphitrichousPeritrichous

Filaments rigides Constitués de piline

(proteine) Antigèniques Pili communs Nombreux, courts Impliqués dans l’adhérence

Pili sexuels Peu nombreux, plus longs Impliqués dans la

conjugaison

Filaments rigides Constitués de piline

(proteine) Antigèniques Pili communs Nombreux, courts Impliqués dans l’adhérence

Pili sexuels Peu nombreux, plus longs Impliqués dans la

conjugaison









Polysaccharidique acide: sucres glucuroniques etphosphorés

Antiphagocytaire: rôle pathogène (facteur devirulence)

Antigènique: sérotypes (antigènes solubles), vaccinanti Streptococcus pneumoniae ou anti Haemophilusinfluanzae)

Facultative Mise en évidence: coloration par l’encre de chine,

nigrosine, coloration de Gram

Polysaccharidique acide: sucres glucuroniques etphosphorés

Antiphagocytaire: rôle pathogène (facteur devirulence)

Antigènique: sérotypes (antigènes solubles), vaccinanti Streptococcus pneumoniae ou anti Haemophilusinfluanzae)

Facultative Mise en évidence: coloration par l’encre de chine,

nigrosine, coloration de Gram

Capsule d’un Cryptocoque

Streptococcus pneumoniaeou PneumocoquePneumonieMéningitesepticémie

Polysaccharidique Antiphagocytaire Antigènique (80

sérotypes, vaccin) Facultative

Souche capsulées(virulente)

Souche acapsulée(non virulente)

Polysaccharidique Antiphagocytaire Antigènique (80

sérotypes, vaccin) Facultative

Souche acapsulée(non virulente)

Glycocalyx : (Slime layer)

Réseau polysaccharidique lâche ou polymèresentourant la bactérie Bactéries vivant en biofilm (ex. Streptocococcus

mutans Attachement des bactéries aux cellules, surfaces

dentaires, prothèses, cathéters… Protection contre la déssication Résistance aux antiseptiques, désinfectants

antibiotiques

Glycocalyx : (Slime layer)

Réseau polysaccharidique lâche ou polymèresentourant la bactérie Bactéries vivant en biofilm (ex. Streptocococcus

mutans Attachement des bactéries aux cellules, surfaces

dentaires, prothèses, cathéters… Protection contre la déssication Résistance aux antiseptiques, désinfectants

antibiotiques

ADHESION DESBACTERIES A UN SUPPORTINERTE (cathéter)

ADHESION DESBACTERIES A UN SUPPORTINERTE (cathéter)

Proteique Très antigénique Responsable de la

virulence avec latoxine

Antiphagocytaire

Proteique Très antigénique Responsable de la

virulence avec latoxine

Antiphagocytaire









Bicouchephospholipidique

Nombreuses protéinestransmembranaires

Perméases, enzymesrespiratoires, …

Rôles Métabolisme

respiratoire Echanges

Détruite par lesantibiotiques et lesantiseptiques

Bicouchephospholipidique

Nombreuses protéinestransmembranaires

Perméases, enzymesrespiratoires, …

Rôles Métabolisme

respiratoire Echanges

Détruite par lesantibiotiques et lesantiseptiques









Cytoplasme

Capsule Noyau

Ribosomes

Capsule Noyau

ribosomes

Cytoplasme

formé d’ADN (80 %), d’ARN et de proteines

Chromosome unique

ADN bicaténaire, circulaire, surenroulé

formé d’ADN (80 %), d’ARN et de proteines

Chromosome unique

ADN bicaténaire, circulaire, surenroulé

Bicaténaire, circulaire

1 % de la taille duchromosome

Présence de plasmidesfacultative

Plusieurs copies d’un mêmeplasmide ou plusieursplasmides différents

Bicaténaire, circulaire

1 % de la taille duchromosome

Présence de plasmidesfacultative

Plusieurs copies d’un mêmeplasmide ou plusieursplasmides différents

Différents de ceux deseucaryotes (70S au lieu de80S)

Sous unité 30S ARNr 16S (très

conservétaxonomiemoléculaire)

21 polypeptides Sous unité 50S ARNr 23S ARNr 5S 31 polypeptides

30 S Différents de ceux deseucaryotes (70S au lieu de80S)

Sous unité 30S ARNr 16S (très

conservétaxonomiemoléculaire)

21 polypeptides Sous unité 50S ARNr 23S ARNr 5S 31 polypeptides

50 S









Processus d’adaptation auxenvironnements hostiles

Résistance Métabolisme modifié économie Réversible quand l’environnement

redevient favorable Botulisme: spores de Clostridium

botulinum dans les conserves Tétanos: spores de Clostridium

tetani dans le sol après souillured’une plaie

Spore terminalede Clostridium

Processus d’adaptation auxenvironnements hostiles

Résistance Métabolisme modifié économie Réversible quand l’environnement

redevient favorable Botulisme: spores de Clostridium

botulinum dans les conserves Tétanos: spores de Clostridium

tetani dans le sol après souillured’une plaie

Spore terminalede Clostridium

Spore centrale

la coloration de Gramla morphologiela mobilitéla capacité à sporulerla température de croissanceles besoins nutritionnelsle mode respiratoirela capacité de photosynthèsel’utilisation des différentes sources de carbone ou d’azotele G+C% du génome.

Conclusionla coloration de Gramla morphologiela mobilitéla capacité à sporulerla température de croissanceles besoins nutritionnelsle mode respiratoirela capacité de photosynthèsel’utilisation des différentes sources de carbone ou d’azotele G+C% du génome.

Classification des bactéries

Biochimiques : biotypes ou biovars)Antigéniques : sérotypes ou sérovars)Pathogéniques : pathotypes ou pathovars)Enzymatiques : zymotypes ou zymovars)de Sensibilité aux Antibiotiques : antibiotypes)de Sensibilité aux Bactériophages : lysotypes ou lysovars)Moléculaires : identification de l’ADN par ribotypie,Hybridation ADN-ADN, hybridation ADN-ARN,Séquençage de l’ARN ribosomique, etc

ConclusionBiochimiques : biotypes ou biovars)Antigéniques : sérotypes ou sérovars)Pathogéniques : pathotypes ou pathovars)Enzymatiques : zymotypes ou zymovars)de Sensibilité aux Antibiotiques : antibiotypes)de Sensibilité aux Bactériophages : lysotypes ou lysovars)Moléculaires : identification de l’ADN par ribotypie,Hybridation ADN-ADN, hybridation ADN-ARN,Séquençage de l’ARN ribosomique, etc

Classification des bactéries

Conclusion

SI VOUS AVEZ DES QUESTIONS ?

SI VOUS VOULEZ FAIRE DE LA RECHERCHEEN MEDECINE DENTAIRE ?

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Education

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