3- Influence de l'environnement

Question 1

Formes cellulaires

Answer 1

• Coques (ronds)
• Bacilles (allongés)

Question 2

Formes cellulaires : coques

Answer 2

1/Diplocoques : bactéries accolées par deux
Ex:
- Neisseria gonorrhae (Blennorragie)
- Neisseria meningitidis (méningites cérébrospinales)

2/Tétracoque : bactéries accolées par quatre
Ex: Deinococcus radiodurans
(centrales nucléaires, régions désertiques)

3/ Coques en chainette: Streptocoques
Ex.
- Streptoccocus mutans
flore buccale: plaque dentaire,
gingivites, caries.
- Tous pathogènes?…tous non!
On en mange même!
=> Streptoccocus thermophilus: Yaourt! (avec Lactobacillus bulgaricus)

4/ Coques en grappes: Staphylocoques
Ex. Staphyloccocus aureus
=> Souvent présent sur la peau
peut devenir pathogène (opportuniste)
Infection: prothèse osseuse
Problème: souvent multi résistant aux antibiotiques

Question 3

Formes cellulaires : Bacilles

Answer 3

1/ Bacilles droits seuls ou par deux: Clostridium, Bacillus
Ex. Clostridium tetani, C. botulinum/Bacillus thuringiensis, Bacillus anthracis

2/ virgules: Vibrio, Aliivibrio
Ex. Vibrio cholerae, Aliivibrio fisheri (produit la lumière des poissons abyssaux)

3/ Formes bifides (en Y)
Ex. Bifidobacterium sp.
Probiotiques « yaourts »

4/ Filaments:
Ex. Streptomyces sp.
(produit des antibiotiques: Streptomycine)
Plus d’une vingtaine d’autres…

5/ Spirales: spirilles et spirochètes
=> Maladies graves et lentes (spirochètes)
Ex.
- Treponema pallidum: syphilis
- Borrelia burgdorferi: maladie de Lyme
- Leptospira interrogans: fièvres des boues (eaux douces)
- Fièvre du pêcheur

6/ Hyphes ou Pédonculés
Ex. Caulobacter crescentus (peut vivre dans des milieux nutritivement très pauvre

Question 4

Description des formes coloniales : forme

Answer 4

• punctiforme
• circulaire
• filamenteuse
• irrégulière
• rhizoïde
• fusiforme

Question 5

Description des formes coloniales : élévation

Answer 5

• plane
• élevée
• convexe
• bombée
• bossue

Question 6

Description des formes coloniales : bord

Answer 6

• régulier
• ondulé
• lobé
• dentelé
• filamenteux
• bouclé

Question 7

paramètres physico-chimiques régulant les populations bactériennes

Answer 7

• température
• pression
• oxygène
• pH
• activité de l’eau
• Nutrition
• adaptation aux stress

Question 8

paramètres physico-chimiques régulant les populations bactériennes : température

Answer 8

• Températures dites cardinales: Minimales –optimales- maximales
• Augmentation de 10°C => Augmentation des activités
  enzymatiques d’un facteur 2
  …jusqu’à la température max!
• Si T° < T°min => processus de transport inter-mb trop lents pour la croissance, la mb se gélifie => ça ne tue pas les bactéries mais les empêchent de se reproduire
• Si T° > T° max => dénaturation des protéines, affaissement de la mb cytoplasmique => lyse thermique

Question 9

catégories de bactéries selon la plage de T°

Answer 9

1/ psychrophiles:
minimum : -5°C ; optimum: +15°C, maximum : +20°C
2/ Les psychrotrophes:
Minimum: 0°C; Optimum: 25°C ; Maximum: 35°C
3/ Les mésophiles:
Minimum: 15°C ;Optimum: 35-37°C ; Maximum: 45°C
4/ Les thermophiles:
Minimum: 45°C; optimum: 65°C; Maximum: 80°C
5/ Les hyperthermophiles:
Minimum: 65°C; 0ptimum: 95°C; Maximum: 105°C

Question 10

psychrophiles

Answer 10

• minimum : -5°C ; optimum: +15°C, maximum : +20°C
• Présent aux pôles et dans les océans (où 90% des eaux à température < 5°C)
• Présentent des enzymes adaptées
• Lipides: acide gras insaturés (double liaison) pour moins de rigidité pour garder la fluidité membranaire

Question 11

psychrotrophes

Answer 11

• Minimum: 0°C; Optimum: 25°C ; Maximum: 35°C
• Température optimale élevée mais grande adaptabilité au froid
• Bactéries qui prolifèrent dans la chaîne du froid (agroalimentaire): Listeria monocytogenes …

Question 12

mésophiles

Answer 12

• Minimum: 15°C ;Optimum: 35-37°C ; Maximum: 45°C
• Plupart des bactéries connues (pathogènes et symbiontes des animaux à sang
  chaud) sont présentes dans cette catégorie:

=> Salmonella enterica, Shigella flexneri… −> pathogènes
=> Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa… −> pathogènes opportunistes
=> Bacteroides sp., Clostridium sp. … −> microbiotes

Question 13

thermophiles

Answer 13

• Minimum: 45°C; optimum: 65°C; Maximum: 80°C
• Lipides: enrichies en acides gras saturés (plus rigides…inverse des Psychrophiles!)
  protéines très compactées: plus (+) de ponts disulfures, plus (+) de chaperons…
• Présence dans les sources d’eau chaude (conduites d’eau chaude, compost…)
• Pas dangereuses en soi…
  …Mais peuvent dégrader les conduites d’eau chaudes…
  ce qui libère des métaux de ces tuyaux
• …Compost >60°C un certain temps utiles à la décomposition… avec les vers, les champignons…
• La PCR: problème de stabilité de l’ADN polymérase
  => Dénaturation ADN: 95°C
  => Hybridation de l’amorce: 68°C
  => Élongation (polymérisation de l’ADN): 72°C
  −−> Solution: une ADN polymérase thermostable…donc provenant d’une bactérie thermophiles
  Ex. Thermus aquaticus: Taq polymerase : 50°C à 80°C
  …depuis bien d’autres polymérases thermostables

Question 14

hyperthermophiles

Answer 14

• Minimum: 65°C; 0ptimum: 95°C; Maximum: 105°C
• Peu d’espèces bactériennes (ce sont plus souvent des archées)
• Présentes dans les cheminées de volcans, source d’eau chaude des fosses marines

Question 15

paramètres physico-chimiques régulant les populations bactériennes : pression

Answer 15

• La majorité des bactéries se développent à pression atmosphérique normale terrestre : 1 atm ou 1013 millibars (la véritable unité: le bar)
• La pression des fosse marine est jusqu’à 250 fois supérieure à la pression atmosphérique terrestre!
• Espèces dites barophiles

Question 16

catégorie de bactéries selon l’environnement en oxygène

Answer 16

• 5 catégories:
  1/ aérobies strictes
  2/ anaérobies strictes
  3/ anaérobies facultatives (= aérobies facultatives)
  4/ microaérophiles
  5/ anaérobies aérotolérantes

Question 17

aérobies strictes

Answer 17

• Croissance en présence d’O2 uniquement
• Respiration aérobie car O2 est l’accepteur final unique des électrons dans la chaîne respiratoire
  => se place uniquement dans la zone oxique quand placé dans un tube avec phase oxique et phase anoxique

Question 18

Anaérobies strictes

Answer 18

• Croissance sans utiliser l’O2
• Fermentation ou respiration anaérobie (NO3, SO4…)
• Plus même, l’O2 est toxique pour la bactérie à n’importe quel % et conduit à la mort
  => se place uniquement dans la zone anoxique quand placé dans un tube avec phase oxique et phase anoxique

Question 19

Anaérobies facultatives dites aussi aérobies facultatives

Answer 19

• Croissance en présence mais aussi en absence d’ O2
• Si O2: Respiration aérobie
• Si pas de O2: deux solutions:
  1/ Respiration anaérobie (respiration d’autres molécules: NO3, SO4 …)
  2/ Fermentation
  => se place de préférence dans la zone oxique mais n’hésite pas à utiliser la phase anoxique quand placé dans un tube avec phase oxique et phase anoxique

Question 20

Microaérophiles

Answer 20

• Croissance en présence d’une concentration d’O2 obligatoire mais réduite pour la croissance, 2% à 10% d’O2
• Par contre, l’O2 à 21% (air ambiant) est toxique
  => peu présentes dans la zone oxique (O2 trop concentré) par contre présence dans la zone anoxique à la frontière de la zone oxique quand placé dans un tube avec phase oxique et phase anoxique

Question 21

Anaérobies aérotolérantes

Answer 21

• Croissance sans utiliser l’O2
• Fermentation ou respiration anaérobie (NO3, SO4…)
• Néanmoins la présence d’O2 à 21% ne les gênent pas
  => colonisation de tout le tube sans préférence particulière quand placé dans un tube avec phase oxique et phase anoxique

Question 22

toxicité de l’oxygène

Answer 22

• O2: Oxydant fort susceptible d’être transformé par l’action de radiation, mais aussi et surtout par la respiration elle-même et d’autres réactions de la cellule!
• Formes appelées « radicaux libres » très toxique pour toute forme de cellules
• O2 + e- → O2-* (radical superoxyde)
• O2-* + e- + 2H+ → H2O2 (peroxyde d’hydrogène = eau oxygénée)
• H2O2 + e- + H+→ H2O +OH* (radical hydroxyle)
• Toxicité car altère toutes les macromolécules
• Protéines => oxydation des SH (cystéine) en sulfonyle (SOH): perte de fonction
• ADN: Thymine modifiée en 5-hydroxyméthyluracile
  Ex. Guanine modifiée en 8-hydroxyguanine
• Membranes: Peroxydation des acides gras insaturés des phospholipides d’où autocatalyse, réaction en chaîne et perte de la stabilité membranaire
  => Bref…détérioration jusqu’à l’inactivation de toute macromolécule

Question 23

solutions face à la toxicité de l’oxygène

Answer 23

• Radicaux libres présents?
  Nécessité de les inactiver!
• Outils de défenses : enzymes de détoxication des formes actives de l’O2
• SOD superoxyde dismutase (SOD) : 2 O2-* + 2H+ → O2 + H2O2
• Puis: Catalase : 2H2O2 → 2H2O + O2
  *Peroxydase : H2O2 + NADH + H+ → H2O + NAD+
• Différences de résistance à l’O2?
• Variation dans les enzymes de détoxication de l’O2!
• Aérobies strictes et facultatives: possèdent SOD et catalases et/ou peroxydases
• Anaérobies aérotolérantes: possèdent catalases et/ou peroxydases (mais pas de SOD)
• Anaérobies strictes: ne possèdent ni SOD, ni catalases, ni peroxydases

Question 24

paramètres physico-chimiques régulant les populations bactériennes : pH

Answer 24

• Trois catégories en fonction du pH
  => acidophiles : pH entre 1 et 5,5…ce n’est pas la majorité!
  => neutrophiles : pH entre 5,5 et 8
• Majorité des espèces: microbiote, pathogènes…donc protection si pH< 5)
  => alcalinophiles : 8 et 10…pas les plus fréquentes non plus!
• Adaptation implique que les bactéries maintiennent le pH interne
  => acidophiles expulsent H+
  => alcalinophiles importent H+
• Les micro-organismes eux-mêmes peuvent modifier le pH de leur propre habitat en produisant des déchets métaboliques acides:
• Et bien sûr, utilisation par l’homme (pH«5) conservation:
  acides lactique: yaourt, choucroute (Lactobacillus)
  Acide acétique: vinaigre (Acetobacter, Gluconobacter)
  Vin en vinaigre:
• CH3CH2OH (éthanol) —-> CH3CH=O (acétaldéhyde) + 2H+ + 2e
• CH3CH=O (acétaldéhyde)+ H2O —-> CH3COOH (acide acétique)

Question 25

paramètres physico-chimiques régulant les populations bactériennes : activité de l’eau

Answer 25

• L’eau peut exister sous deux formes:
  => libre et donc active
  => liée et donc inactive car liée aux molécules (ADN, protéines , ions…) qu’elle
  aide à solubiliser!
  => Aw mesure donc l’eau libre d’une solution
• Donc:
  => Aw eau pure = 1 (toute l’eau est active)
  => Eau d’une solution (eau+ autres molécules) : descend entre 0.99 et 0…
  => Plus il y a d’autres molécules moins il y a d’eau libre plus on descend vers 0 et moins il reste d’eau active
  => Eau de mer : Aw = 0,98

=> IMPORTANT CAR: croissance des microorganismes nécessite un minimum d’eau libre!

• Aw requis pour la plupart des bactéries > 0,9
• Beaucoup moins pour les moisissures
  => Confitures: sucre >55%..et acidité des fruits (voir plus haut)
  => Conservation contre les bactéries… mais pas contre toutes les moisissures
• Cas particulier:
  Aw ≤ 0,9
  => nécessité de maintenir une concentration interne élevée de solutés pour retenir l’eau. <==> osmotolérants (= mauvaise tolérance au sel)
  => Bactéries mais surtout des archées qui croissent dans des environnement contenant des sels…sel obligatoire même!
  => NaCl entre 2,8 et 6M = halophiles
  Ex. Haloquadratum walsbyi, mer morte, lac en saumure du Sinaï… 8x l’eau de mer en NaCl soit 5M (Archée carrée)
  => Différent des bactéries halotolérantes :
  ex: Staphylococcus aureus : milieu Chapman: 75 g/L de NaCl soit Aw≈ 0,8
  …soit deux fois plus que l’eau de mer
  => NaCl: salaison : conservation Aw &laquo_space;0.9

Question 26

Aw => 0.95 à 1.00

Answer 26

• Limites min pour:
  => Pseudomonas, Escherichia, Proteus, Shigella, Kiebsiella, Bacillus, Clostridium perfringens, certaines levures
• produits alimentaires compris dans ces valeurs:
  => produits rapidement altérables (frais), aliments et fruits en boîte, légumes, viande, poisson et laitage, saucisse cuite, pain cuit
  => produits alimentaires contenant jusqu’à 40% de succre ou 7% de sel

Question 27

Aw => 0.91 à 0.95

Answer 27

Limites min pour:
=> Salmonella , Vibrio parahaemolitiques, C. botulinum, Serratia, Lactobacillus, Pedlococcus, certaines moisissures, levures (Rhodotorula, Pichia)

• produits alimentaires compris dans ces valeurs:
  => Certains fromages (cheddar, suisse, munster, provolone), Viande fumée (jambon), quelques concentrés de jus de fruits
  => les produits alimentaires contenant jusqu’à 55% de sucre (saturés) ou 12% de sel

Question 28

Aw => 0.87 à 0.91

Answer 28

Limites min pour:
=> Beaucoup de levures (Candida, Torulopsis, Hansenula), Micrococcus

• produits alimentaires compris dans ces valeurs:
  =>Saucisse sèche, flans, fromages secs, margarine
  => produits alimentaires contenant jusqu’à 65% de sucre (saturés) ou 15% de sel

Question 29

Aw => 0.80 à 0.87

Answer 29

Limites min pour:
=> La plupart des types de moisissure (Penicillia micotoxique), Staphylococcus aureus, la plupart des Saccharomyces sp., Debaryomyces

• produits alimentaires compris dans ces valeurs:
  =>La plupart des concentrés de jus de fruits, le lait concentré sucré, les sirops de chocolat, d’érables et de fruits
  => les farines, riz et légumes secs avec 15-17% d’eau
  =>les gâteaux aux fruits, saucisses fumées, fondants

Question 30

Aw => 0.75 à 0.80

Answer 30

Limites min pour:
=> la plupart des bactéries halophiles, aspergilli micotoxique

• produits alimentaires compris dans ces valeurs:
  => marmelades, gelées de fruits, pâte d’amande, fruits confit, certains marshmallow

Question 31

Aw => 0.65 à 0.75

Answer 31

Limites min pour:
=> moisissures xérophiles (Aspergillus chevalieri, A. candidus, Wallemia sebi), Saccharomyces bisporus

• produits alimentaires compris dans ces valeurs:
  =>flocons d’avoine avec 10% d’eau
  => nougats, fondants, marshmallows, bouoillies, mélasses, sucre brut, certains fruits secs, noix

Question 32

Aw => 0.60 à 0.65

Answer 32

Limites min pour:
=> levures osmophiles (Saccharomyces rouxi), certaines moiissures (Aspergillus echinulatus, Monascus bisporus)

• produits alimentaires compris dans ces valeurs:
  => fruits secs avec 15-20% d’eau ; certains tofee et caramels, miel

Question 33

Aw => 0.5

Answer 33

Pas de croissance microbiologique élevée

• produits alimentaires compris dans ces valeurs:
  => pâtes alimentaires avec 12% d’eau
  => épices avec 10% d’eau

Question 34

sources de Carbone, d’énergie et de donneurs d’électrons

Answer 34

a) Sources de carbone
*Autotrophes: CO2
*Hétérotrophes: molécules organiques réduites
préformées, provenant d’autres organismes

b) Sources d’énergie
*Phototrophes: lumière = source d’énergie
*Chimiotrophes: oxydent des molécules réduites d’origine
organique ou minérale

c) Sources de donneurs d’électrons:
*Les lithotrophes : les électrons viennent de molécules
inorganiques réduites (minérales)
*Les organotrophes: les électrons viennent de molécules
organiques réduites provenant d’autres organismes

=> autotrophes va toujours avec lithotrophes et donc soit chimio soit photo
=> hétérotrophes va toujours avec
organotrophes et donc soit chimio soit photo
=> donc seulement 4 types nutritionnels

Question 35

autotrophes photo lithotrophes

Answer 35

⋅ Source de Carbone: autotrophes : CO2
⋅ Source d’énergie: phototrophe : lumière (donc photosynthèse)
⋅ Source d‘électrons: lithotrophes: molécules inorganiques réduites
(H2O, H2S, H2,S, NH3…)

• CO2 atmosphérique pour fabriquer les molécules organiques de l’individu (sucres, acides aminés, nucléotides, acides gras…),
• Lumière pour fabriquer l’énergie nécessaire à la fabrication des molécules organiques de l’individu
  -L’eau (et autres) pour fournir les électrons

Question 36

autotrophes chimio lithotrophes:

Answer 36

⋅ Source de Carbone: autotrophes : CO2
⋅ Source d’énergie: chimiotrophes : oxydation de molécules réduites (ici inorganiques: H2S, H2, S, NO2, NH3…)
⋅ Source d‘électrons: lithotrophes: molécules inorganiques réduites (H2S, H2, S, NO2, NH3…)

-CO2 atmosphérique pour fabriquer les molécules organiques de l’individu (sucres, acides aminés, nucléotides, acides gras…),
- Molécules inorganiques réduites pour fabriquer l’énergie nécessaire à la fabrication des molécules organiques de l’individu
- Mêmes molécules inorganiques réduites pour fournir les électrons

Question 37

hétérotrophes photo organotrophes:

Answer 37

⋅ Source de Carbone: hétérotrophes: molécules organiques réduites (sucres, lipides, protéines…)
⋅ Source d’énergie: phototrophe: lumière (donc photosynthèse)
⋅ Source d’électrons: organotrophes: molécules organiques réduites (sucres, lipides, protéines…)

• Molécules organiques réduites d’autres êtres vivants pour fabriquer l’énergie nécessaire à la fabrication des molécules organiques de l’individu (sucres, acides aminés, nucléotides, acides gras…),
  -Lumière pour fabriquer l’énergie nécessaire à la fabrication
  des molécules organiques de l’individu
• Mêmes molécules organiques réduites pour fournir les électrons

Question 38

hétérotrophes chimio organotrophes

Answer 38

⋅ Source de Carbone : hétérotrophes: molécules organiques réduites (sucres, lipides, protéines)
⋅ Source d’énergie: chimiotrophes : oxydation de composés réduits (ici organiques)
⋅ Source d‘électrons: organotrophes: molécules organiques réduites (glucose, etc)

• Molécules organiques réduites d’autres êtres vivants pour fabriquer l’énergie nécessaire à la fabrication des molécules organiques de l’individu (sucres, acides aminés, nucléotides, acides gras…),
• Mêmes molécules organiques réduites pour fabriquer l’énergie nécessaire à la fabrication des molécules organiques de l’individu,
• Mêmes molécules organiques réduites pour fournir les électrons

Question 39

cas de la mixotrophie

Answer 39

−−> en présence de lumière : hétérotrophes photoorganotrophes
−−> en abscence de lumière : hétérotrophes chimioorganotrophes

comme seule la lumière change, seule change la source d’énergie (photo ou chimio)
ex: Rhodobacter sphaeroides