Les Fondements de la Microbiologie et de la Bactériologie

1) La conjugaison bactérienne

C'est un processus par lequel une bactérie donneuse transmet de l'ADN, via ses pili, à une autre bactérie receveuse.

Le rôle du plasmide

Plasmide

La capacité de donner ou de recevoir de l'ADN définit les caractéristiques sexuelles. Des fragments d'ADN bactérien, appelés épisomes donateurs, sont transférés à d'autres bactéries pendant la conjugaison.

2) La transformation

C'est un processus par lequel les bactéries introduisent de l'ADN provenant de la lyse d'autres bactéries présentes dans le milieu environnant. Lorsqu'une bactérie peut capturer l'ADN de l'environnement, elle est considérée comme compétente.

a) Conjugaison b) Transduction c) Transformation

3) La transduction

L'échange d'ADN est un phénomène qui nécessite un agent de transmission : des fragments d'ADN portés par un virus (bactériophage) qui infecte les bactéries. L'ADN bactérien apporté par le phage se recombine avec le chromosome de la bactérie hôte, qui se transforme alors en une nouvelle souche.

Tous ces phénomènes augmentent la variabilité génétique des bactéries et constituent la base du processus évolutif.

Classification des eubactéries

Les types de métabolisme des eubactéries sont les suivants :

a) Eubactéries autotrophes

Elles sont capables de produire leur propre matière organique. On distingue :

• Les cyanobactéries : Elles possèdent de la chlorophylle a dans des sacs cytoplasmiques membraneux (similaires aux thylakoïdes) qui sont des mésosomes spécialisés. Elles effectuent une photosynthèse oxygénique (2 photosystèmes).
• Les bactéries vertes : Elles possèdent de la bactériochlorophylle dans la membrane plasmique et dans des sacs attachés appelés chlorosomes. Elles pratiquent une photosynthèse anoxygénique (sans production d'oxygène).
• Les bactéries rouges : Elles possèdent de la bactériochlorophylle dans des invaginations membranaires. Elles pratiquent une photosynthèse anoxygénique où le rôle de l'eau est remplacé par des composés soufrés (SH₂).

b) Eubactéries chimiotrophes ou chimiolithotrophes

Elles n'utilisent pas la lumière et obtiennent leur énergie de l'oxydation de molécules inorganiques, nécessitant la présence d'oxygène (fixation du CO₂).

• Bactéries nitrifiantes : Elles oxydent l'ammoniac (NH3) du sol en nitrites et nitrates.
• Autres groupes : Ils oxydent le soufre en acide sulfurique ou transforment le carbonate de fer en hydroxyde de fer.

c) Eubactéries hétérotrophes

Elles utilisent des substrats organiques (vivants ou morts) comme source de nutriments et d'énergie chimique (chimio-organotrophes). Elles se divisent en trois groupes : saprophytes, parasites ou symbiotiques.

Le groupe le plus important, les saprophytes, est responsable de la décomposition et de la minéralisation des débris organiques dans les écosystèmes :

• Fermentation : Si le substrat est glucidique.
• Putréfaction : Si le substrat est protéique (dégagement d'odeurs par la cadavérine).

Les archéobactéries (Archaea)

C'est un groupe très hétérogène, phylogénétiquement séparé des eubactéries et des eucaryotes. La plupart sont anaérobies. Elles se reproduisent par scissiparité, bourgeonnement ou fragmentation. Elles partagent des caractéristiques moléculaires avec les eucaryotes (introns dans les ARNt, ressemblance des ARN polymérases).

Groupes principaux :

• Méthanogènes : Vivent en milieu anaérobie strict et produisent du méthane (gaz des marais) à partir de CO₂ et H₂. On les trouve dans les eaux stagnantes, le tube digestif ou les sources thermales.
• Halophiles extrêmes : Exigent de fortes concentrations en sel (Mer Rouge, marais salants).
• Thermoacidophiles : Isolées dans des sources d'eau chaude (geysers), elles résistent à des températures supérieures à 90 °C et à un pH inférieur à 2.

Le règne des Protoctistes

Groupe hétérogène d'organismes eucaryotes, principalement unicellulaires, filamenteux ou coloniaux. Ils sont aquatiques ou vivent en milieu humide.

• Photosynthétiques (algues) : Vertes (Chlorophytes), rouges (Rhodophytes) ou brunes (Phéophytes).
• Hétérotrophes (protozoaires) : Flagellés, ciliés, rhizopodes (amibes) ou sporozoaires.

Leur reproduction peut être sexuée ou asexuée avec des cycles complexes. Ils se déplacent via des cils, des flagelles ou des mouvements amiboïdes.

Les champignons (Fungi)

Comprend des organismes unicellulaires (levures) et pluricellulaires (moisissures formées d'hyphes constituant le mycélium). Les structures reproductrices macroscopiques sont appelées carpophores.

• Caractéristiques : Parois rigides en chitine, réserve d'énergie sous forme de glycogène, nutrition hétérotrophe.
• Reproduction : Principalement asexuée par spores (conidies), parfois sexuée.
• Modes de vie : Saprophytes, parasites ou symbiotes (lichens avec des algues, mycorhizes avec les racines des plantes).

Intérêt biologique des micro-organismes

Activité géochimique

Les micro-organismes digèrent et oxydent les composés organiques, participent à la formation de la terre arable et aux cycles biogéochimiques (cycles de la matière). Ils sont les principaux décomposeurs des écosystèmes.

• Le cycle du carbone
• Le cycle de l'azote

Micro-organismes et maladies infectieuses

En 1876, Robert Koch a démontré qu'une espèce bactérienne spécifique provoque une maladie définie (travaux sur l'anthrax, la tuberculose et le choléra). Les micro-organismes pathogènes envahissent l'hôte par des blessures ou des ouvertures naturelles. Les micro-organismes opportunistes ne deviennent pathogènes que lorsque les défenses de l'hôte diminuent.

Concepts clés :

• Infection : Croissance du micro-organisme dans les tissus de l'hôte.
• Pathogénicité : Capacité à provoquer une maladie.
• Virulence : Degré de pathogénicité d'une souche.
• Épidémie : Nombreux cas dans une zone géographique limitée.
• Pandémie : Maladie distribuée sur une large surface de la Terre.
• Endémie : Maladie constante dans une communauté avec une incidence modérée.
• Toxigénicité : Capacité à produire des toxines (protéines ou lipopolysaccharides).