3- Influence de l'environnement Flashcards
Formes cellulaires
- Coques (ronds)
- Bacilles (allongés)
Formes cellulaires : coques
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
Formes cellulaires : Bacilles
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
Description des formes coloniales : forme
- punctiforme
- circulaire
- filamenteuse
- irrégulière
- rhizoïde
- fusiforme
Description des formes coloniales : élévation
- plane
- élevée
- convexe
- bombée
- bossue
Description des formes coloniales : bord
- régulier
- ondulé
- lobé
- dentelé
- filamenteux
- bouclé
paramètres physico-chimiques régulant les populations bactériennes
- température
- pression
- oxygène
- pH
- activité de l’eau
- Nutrition
- adaptation aux stress
paramètres physico-chimiques régulant les populations bactériennes : température
- 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
catégories de bactéries selon la plage de T°
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
psychrophiles
- 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
psychrotrophes
- 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 …
mésophiles
- 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
thermophiles
- 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
hyperthermophiles
- 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
paramètres physico-chimiques régulant les populations bactériennes : pression
- 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
catégorie de bactéries selon l’environnement en oxygène
- 5 catégories:
1/ aérobies strictes
2/ anaérobies strictes
3/ anaérobies facultatives (= aérobies facultatives)
4/ microaérophiles
5/ anaérobies aérotolérantes
aérobies strictes
- 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
Anaérobies strictes
- 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
Anaérobies facultatives dites aussi aérobies facultatives
- 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
Microaérophiles
- 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
Anaérobies aérotolérantes
- 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
toxicité de l’oxygène
- 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
solutions face à la toxicité de l’oxygène
- 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
paramètres physico-chimiques régulant les populations bactériennes : pH
- 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)
paramètres physico-chimiques régulant les populations bactériennes : activité de l’eau
- 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 «_space;0.9
Aw => 0.95 à 1.00
- 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
Aw => 0.91 à 0.95
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
Aw => 0.87 à 0.91
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
Aw => 0.80 à 0.87
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
Aw => 0.75 à 0.80
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
Aw => 0.65 à 0.75
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
Aw => 0.60 à 0.65
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
Aw => 0.5
Pas de croissance microbiologique élevée
- produits alimentaires compris dans ces valeurs:
=> pâtes alimentaires avec 12% d’eau
=> épices avec 10% d’eau
sources de Carbone, d’énergie et de donneurs d’électrons
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
autotrophes photo lithotrophes
⋅ 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
autotrophes chimio lithotrophes:
⋅ 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
hétérotrophes photo organotrophes:
⋅ 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
hétérotrophes chimio organotrophes
⋅ 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
cas de la mixotrophie
−−> 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
