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La cellule bactérienne
La cellule bactérienne



La cellule bactérienne

La cellule bactérienne est entourée par une enveloppe rigide (la paroi) qui lui garde sa forme, lui donne sa résistance et entoure une autre enveloppe plus mince, la membrane cytoplasmique.


Le cytoplasme homogène contient des ribosomes, des substances de réserve, des pigments, des vacuoles à gaz, mais aucun des organites décrits dans la cellule eucaryote (réticulum endoplasmique, chloroplastes, mitochondries, etc.).

L'appareil nucléaire est un filament d'ADN non entouré par une membrane (cellule procaryote). Il forme un chromosome unique. La cellule bactérienne est haploïde.

À côté de ces éléments constants, la cellule bactérienne peut posséder une capsule, des flagelles, un pilo ou fimbriae. Certaines bactéries produisent des spores.



Morphologie bactérienne


La plupart des bactéries sont de très petite taille (de 1 à 3 micromètres). Toutefois, certains spirochètes peuvent atteindre 500 micromètres alors que les mycoplasmes ne dépassent guère 0.1 micromètre.

Les bactéries prennent essentiellement trois formes : sphérique ou coccoïde, en bâtonnet et en spirale.

La forme sphérique caractérise les cocci ou coques. Leur mode de division conduit à des groupements typiques en chaînette (streptocoques), en grappe de raisin (staphylocoques), en cubes (sarcines), etc.

La forme en bâtonnets caractérise les bacilles. Quelquefois les bâtonnets sont incurvés (vibrions) ou prennent la forme d'une massue (corynébactéries). Parfois les bâtonnets sont tellement courts qu'on pourrait les confondre avec des coques (coccobacilles).

Les formes spiralées se rencontrent chez les tréponèmes, les leptospires et les spirochètes.

D'autres formes existent : pédonculées (Caulobacter), filamenteuses (bactéries ferrugineuses, Sphaerotilus), mycéliennes (mycobactéries) ou nettement ramifiées (actinomycètes).

La paroi bactérienne


La paroi est l'enveloppe caractéristique de la cellule procaryote. Elle est un véritable exosquelette qui lui confère sa forme et lui permet de résister à la forte pression osmotique interne comprise entre 5 et 20 atmosphères.

La paroi est notamment formée d'un polymère : le peptidoglycane, encore appelé mucopeptide, muréine ou encore muco complexe.

Certaines couches de la paroi sont le site de nombreux déterminants antigéniques majeurs. Le lipopolysaccharide, par exemple, propre aux bactéries Gram négatif n'est autre que l'endotoxine douée de propriétés pharmacologiques puissantes.

La distinction entre bactéries Gram positif et bactéries Gram négatif repose sur une différence de composition pariétale. La paroi des bactéries Gram positif est riche en acide teichoïque, absent chez les bactéries Gram négatif et en acide diaminopimélique, moins abondant chez les Gram négatif lesquelles ont une paroi plus riche en lipides.

Les différents constituants de la paroi sont à l'origine de nombreuses propriétés antigéniques lesquelles permettent la distinction sérologique d'espèces bactériennes proches aussi bien chez des Gram positif (Streptococci) que Gram négatif (Salmonella, Proteus, etc.). La carte d'identité antigénique d'un genre bactérien s'appelle sérotype.

Certains constituants de la paroi sont des sites privilégiés de fixation des bactériophages. C'est le cas des acides teichoïques des bactéries Gram positif. La fixation du virus sur la paroi constitue la première phase de l'infection virale. Celle-ci peut être suivie par la lyse de la cellule. Cette propriété peut être utilisée pour différencier certaines espèces bactériennes. Cette carte d'identité est appelée lysotype.

La paroi bactérienne est plus ou moins perméable à certains solvants. Cette propriété est mise à profit dans la coloration de Gram. Le cytoplasme des bactéries est coloré par le violet de gentiane. La paroi des bactéries Gram négatif, perméable à l'alcool, permet à celui-ci de décolorer le cytoplasme, alors que la paroi des bactéries Gram positif, imperméable à l'alcool, ont un cytoplasme qui reste de couleur violette.

La synthèse de la paroi bactérienne peut être inhibée par certains antibiotiques (Bacitracine, Pénicillines).

Certaines bactéries ne possèdent pas de parois. C'est le cas des mycoplasmes (Mycoplasma pneumoniae), bactéries normalement présentes dans la flore des muqueuses chez l'homme.

Le cytoplasme


Le cytoplasme est contenu dans une membrane cytoplasmique.

Le cytoplasme des cellules bactériennes est un hydrogel colloïdal comprenant une phase dispersante (sels minéraux et composés solubles de nature lipoprotéique) et une phase dispersée formée de nucléoprotéines et de lipides.

Son pH est compris entre 7 et 7.2.

Le cytoplasme contient des ribosomes, des acides ribonucléiques, des substances de réserves et quelques organites spécialisés.

Parmi les substances de réserves, l'amidon et plus souvent le glycogène, l'acide hydroxybutirique, des polyphosphates organiques, du soufre, du fer, etc.

Les bactéries photosynthétiques possèdent des chromatophores. Ces organites jouent chez ces bactéries le rôle que jouent les chloroplastes chez les plantes vertes. Toutefois, l'ultrastructure et la nature des pigments de ces organites en sont différents.

Certaines bactéries (cyanobactéries, bactéries pourpres et bactéries vertes) possèdent des vacuoles à gaz. Ces bactéries sont photosynthétiques. Ces vacuoles à gaz sont utilisées par ces bactéries pour se sustenter à différentes profondeurs dans les masses d'eau qu'elles fréquentent.

L'appareil nucléaire


L'appareil nucléaire bactérien n'est pas entouré d'une membrane, contrairement au noyau de la cellule eucaryote.

Il semble qu'il n'y ait qu'un chromosome. La cellule serait donc haploïde.

Il semble également que le chromosome bactérien (E. coli) soit circulaire et comprenne 5 106 paires de bases échelonnées le long d'une double hélice.

La molécule d'ADN des bactéries est de grande taille. Déroulée, elle atteindrait plus d'un millimètre de longueur.

L'appareil nucléaire est en relation avec les invaginations de la membrane plasmique appelées mésosome. Il semble que c'est au niveau du mésosome que soient concentrées les sites enzymatiques qui permettent à l'ADN d'exprimer ses différentes fonctions (ADN polymérases, ADN ligases, déroulases, gyrases, etc.)

Les plasmides


Les plasmides sont des éléments génétiques extrachromosomiques capables d'autoréplication.

Les plasmides sont des petits fragments d'ADN, environ cent fois moins volumineux que l'ADN chromosomique.

Parmi leurs propriétés, l'une d'elle, très importante, est de conférer aux bactéries des résistances aux antibiotiques ou aux métaux lourds (sels mercuriels, de cadmium, de bismuth ou de plomb, composants fréquents des antiseptiques).

La bactérie Escherichia coli, hôte normal de l'intestin des êtres vivants homéothermes peut s'avérer pathogène pour les enfants ou les personnes âgées (E. coli entéro-toxinogène, maladie du hamburger). La variété E. coli 0157 : H7 sécrète une toxine dont les effets s'apparentent à ceux constatés par les toxines des Shigella. Elle peut s'avérer fréquemment mortelle par les dégâts irréversibles qu'elle cause sur le foie ou les reins. Cette pathogénie est liée à l'existence de plasmides responsables de la synthèse de cette entérotoxine et de substances appelées facteurs de colonisation qui favorisent l'adhérence des bactéries sur les cellules de l'épithélium intestinal.

Les plasmides sont aussi responsables de la synthèse des bactériocines (colicines, vibriocines, pyocines, etc.). Ces substances de nature protéique ont un pouvoir bactéricide puissant.

Certains plasmides (transposons) peuvent s'intégrer au chromosome bactérien et ainsi lui conférer les propriétés dont ils sont porteurs (résistance aux antibiotiques surtout).

Les éléments inconstants


La capsule : de nombreuses bactéries élaborent des substances organiques visqueuses qui entourent leur paroi d'une couche plus ou moins compacte. Toutes les bactéries ne produisent pas de capsule. Au sein d'une espèce, certaines souches en produisent, d'autres pas. L'élaboration de la capsule est influencée par certaines conditions du milieu. Les glucides jouent un rôle important dans la présence ou non de la capsule.

La capsule joue un rôle important dans la défense des bactéries, d'abord contre la dessiccation, mais aussi contre les prédateurs (protozoaires) ou les parasites (les bactériophages sont incapables de se fixer sur une bactérie capsulée). La capsule empêche les bactéries d'être phagocytées dans l'organisme, par ailleurs, elle est le support de nombreux antigènes. Ainsi, les pneumocoques capsulés se révèlent pathogènes, alors que les pneumocoques non capsulés ne le sont pas.

Les cils et les flagelles : Les bactéries mobiles se déplacent soit par glissement (cyanobactéries), soit par rotation autour d'un axe central (spirochètes), soit au moyen de cils ou de flagelles.

Les cils et les flagelles sont des filaments extrêmement ténus, invisibles au microscope optique sur les bactéries vivantes. Il existe quatre grands types d'insertion des cils ou des flagelles sur les bactéries : insertion polaire : monotriche, lophotriche, amphitriche et insertion péritriche. Le point d'insertion des cils et des flagelles se situe dans le cytoplasme, au contact de la membrane plasmique. Cette insertion diffère selon que les bactéries sont Gram positif ou Gram négatif.

Les cils et les flagelles confèrent une certaine mobilité aux bactéries qui peuvent se déplacer dans les milieux liquides ou à la surface des géloses. Certaines espèces peuvent même envahir les milieux de culture, masquant par là même les autres colonies. C'est le cas des Proteus ou des Pseudomonas.

La mobilité pour les bactéries n'a d'intérêt que pour se nourrir (s'approcher des substances nutritives) ou pour fuir les prédateurs ou les molécules toxiques (antibiotiques, antiseptiques, etc.). Ces comportements relèvent de chimiotactismes. Les bactéries sentent donc leur environnement grâce à des récepteurs chimiques (pariétaux ou membranaires ?).

Les flagelles de certaines bactéries sont porteurs de propriétés antigéniques. La spécificité de ces antigènes flagellaires permet de distinguer entre elles des espèces très proches, indistinctes autrement, par sérotypage. C'est ainsi que l'on procède pour les Salmonella, par exemple.

Les pili ou fimbriae : Les bactéries Gram négatif, surtout, possèdent, à leur surface, des appendices filiformes très courts, rigides et cassants. Ces pili ou fimbriae confèrent aux bactéries des propriétés hémagglutinantes. Certains de ces pili, renflés, appelés pili sexuels, joueraient un rôle dans l'échange d'ADN entre deux bactéries quand elles rentrent en conjugaison.

Enfin, chez les Streptococcus, une couche de protéines filamenteuses (protéines M), représentant l'essentiel des antigènes de surface de ce genre, joueraient un rôle essentiel dans l'adhésion de la bactérie sur les cellules de l'hôte.

Les spores bactériennes

Certaines bactéries ont la propriété de former de petites unités sphériques douées d'une extraordinaire résistance. Ces unités sont appelées spores ou endospores, car elles se forment à l'intérieur de la cellule bactérienne.

Les spores se forment au sein de trois genres bactériens principaux : Bacillus, Clostridium et Sporosarcina.

Ce qui caractérise les spores, c'est d'abord leur faible teneur en eau. Alors que les cellules bactériennes végétatives contiennent environ 80 % d'eau, les spores n'en contiennent guère plus de 15 %. Cette faible teneur en eau est sans aucun doute l'une des raisons des multiples formes de résistance des spores.

Les spores sont thermorésistantes. Celles de Plectridium caloritolerans résistent plus de 8 heures à 100° C et 5 minutes à 120°C.

Outre leur faible teneur en eau, les parois des spores contiennent un sel de l'acide dipicolinique (dipicolinate de calcium). Ce sel, qui constitue plus de 15% du poids sec de la spore, lui confère l'imperméabilité de sa paroi, sa faible teneur en eau et participe aux mécanismes de résistance des spores. Par ailleurs, l'acide N succinyl-glutamique, inexistant chez les cellules végétatives, mais synthétisé dès le début de la sporulation, contribue aussi aux mécanismes de thermorésistance.

La spore n'est pas seulement thermorésistante, elle survit plutôt bien aux attaques des acides, des bases, des antiseptiques, des rayons UV ou X, des antibiotiques, etc.

Les actinomycètes, bactéries filamenteuses proches des champignons, fréquentes dans les sols et l'eau, produisent aussi des spores, à partir de conidies ou sporanges. Celles-ci ne sauraient être confondues avec des spores de résistance des eubactéries.

Les bactéries intracellulaires


Certaines bactéries sont des parasites obligatoires des cellules. Ce sont les Rickettsies et les Chlamydies.

Les Rickettsies parasitent naturellement des arthropodes : tiques, puces et poux, sans leur être nuisibles. Transmises à l'homme, par piqûre, elles sont responsables d'infections, souvent graves, voire mortelles (Typhus épidémique, fièvre Q, fièvre pourprée des montagnes Rocheuses, etc.).

Les Chlamydies n'infectent que des vertébrés. Elles sont responsables de deux types d'infection chez l'homme : les psittacoses ornithoses transmises par des oiseaux (perroquets, pigeons, etc.) et les lymphogranulomatoses vénériennes, trachomes et conjonctivites à inclusion. Les lymphogranulomatoses vénériennes se caractérisent par des lésions génitales et des adénopathies. Les trachomes sont des atteintes graves de la cornée. Les conjonctivites à inclusions sont des affections plutôt bénignes.




Structure de la cellule bactérienne :
http://www.bacterio.cict.fr/bacdico/bacteriogene/structure.html#morphologie

Anatomie fonctionnelle de la cellule bactérienne :
http://www.chups.jussieu.fr/polys/bacterio/bacterio/POLY.Chp.1.2.html

Dans : ressources en bactériologie@@@@
http://www.chups.jussieu.fr/en-ligne/choix.php?dispg=bacterio






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