cours 3-comportement des microbes Flashcards
Il existe deux modes de vie des microbes unicellulaires, lesquels?
•Une forme libre (A) en suspension dans un milieu liquide, ‘forme planctonique’ qui est moins fréquente
• Une forme de communauté microbienne, sédentaire dans
un biofilm (B), la forme la plus abondante dans la nature
Qu’est-ce qu’une communauté microbienne?
Ensemble de microorganismes (espèces et souches différentes) qui vivent ensemble en communauté sur un support, en formant le plus souvent des biofilms
Qu’est-ce qu’un biofilm?
- Le biofilm se définie comme étant est une communauté microbienne (bactéries, champignons, algues, protistes,…) fixée sur un support et maintenue par la sécrétion d’une matrice adhésive et protectrice
- Le biofilm est très répandu dans l’environnement
- Il représente une structure vivante, dynamique, en perpétuel remaniement en conférant un habitat propice aux microorganismes
• Organisation sociétale des microorganismes
• Lieu de communications et d’échanges de gènes
entre les microorganismes
La communauté microbienne est enveloppée d’une couche protectrice. Comment se nomme-t-elle?
polymères extracellulaires d’Exopolysaccharides = Extracellular Polymeric Substances (EPS
Pourquoi les EPS ( Extracellular Polymeric Substances) sont-ils sécrétées?
Ils les protègent contre les stress environnementaux (antibiotiques, UV, prédation, nettoyage, etc.)
où se forme les biofilms?
- Toutes les surfaces dans un environnement humide avec présence d’éléments nutritifs est susceptible d’accueillir des biofilms.
- Les supports peuvent être aussi variés que:
- Corps humain,
- Plantes,
- Roches,
- Œufs,
- Plastiques,
- Métaux,
- etc.
exemple de biofilm?
- La plaque qui se forme sur les dents
- La crasse qui obstrue les tuyaux, les drains, les pipelines.
- Les substances visqueuses sur les rochers.
- Les résidus roses dans les éviers, les toilettes, le bain ou dans la douche.
- Substances gélatineuses sur les œufs
Processus de formation du biofilm? (5 étapes)
- 1 - Attachement et conditionnement du support
- 2 – Mouvement vers le support conditionné
- 3 – Adhérence au support (sécrétion des EPS)
- 4 - Maturation
- 5 - Dispersion
Étape 1 de la formation du biofilm + descritption.
Attachement et conditionnement du support
- Absorption et formation d’un film de conditionnement
- L’attachent est rapide et efficace sur des surfaces hydrophobes
- Les molécules organiques constituant le film de conditionnement peuvent être utilisées comme nourritures pour les bactéries pionnières
- À ce stade l’attachement et réversible
Étape 2 de la formation du biofilm + descritption.
Mouvement vers le support conditionné
- Accès des microorganismes vers le support conditionné par la chimiotaxie et la motilité,
- sédimentation, mouvement, transport convectif, organisation
- À partir de cette étape, l’attachement est irréversible
Étape 3 de la formation du biofilm + descritption.
Adhérence sur le support conditionné
- Adhésion spécifique grâce à la sécrétion de molécules matricielles
- Exemple: Fibronectin-Binding Protein de bactéries Gram + et Fibronectine (substance déposée sur la surface du film de conditionnement)
- La production de la matrice du biofilm est contrôlée par le ‘Quorum Sensing’
- Multiplication et croissance du biofilm
Étape 4 de la formation du biofilm + descritption.
Maturation du
biofilm
• Croissance du biofilm continue grâce à la multiplication des microorganismes
• La sécrétion des EPS continue aussi • Lebiofilmgranditetatteintsa
maturité
• La taille devient macroscopique
Étape 5 de la formation du biofilm + descritption.
Dispersion du biofilm par des cellules planctoniques
• Phase de dispersion induite par: vieillissement du biofilm, stress biotiques ou abiotiques, carences de nutriments, etc.
• Les cellules peuvent activement se séparer du biofilm
• Parfois, les microbes se nourrissent la matrice
• Les cellules planctoniques se libèrent, se déplacent et colonisent de nouvelles surfaces en complétant le cycle du biofilm
Structure du biofilm mature
- 20% de la biomasse microbienne
- 80% de matrice EPS et ADN
- Canaux de circulation d’eau, nutriments et signaux
- Canaux de rejets des déchets
- Gradients de pH et O2
Applications des biofilms
• Environnement
• Traitement des eaux usées (systèmes de filtration,
bioréacteurs, etc.)
• Assainissement des sols contaminés (biopiles, bioremédiation, phytoremédiation, etc.)
• Agriculture
• Protection des cultures contre les pathogènes
• Bio-dissolution et assimilation des minéraux par les plantes
• Fabrication des médicaments
• Fabrication des biocarburants 2ème et 3ème générations
(biomasse cellulosique, micro-algues)
• Fabrication d’agent de nettoyage
Problèmes causés par les biofilms
- Médecine
- Caries dentaires
- Contamination de surfaces
- Résistance accrue aux antibiotiques • Infections nosocomiales
- Contamination d’eau potable et aliments • Industrie
- Colmatage et obturation des canalisations
- Corrosion
- Contamination
Exemples
de cas
médiatisés (où il y a eu de graves problèmes à cause des biofilms)
- 1 - Tragédie de Walkerton, Ontario
- 2 - Hôpital Ste-Justine
- 3 - Viandes Maple Leaf
Qu’est-ce que la chimiotaxie?
• La chimiotaxie est mouvement directionnel des cellules par rapport à des molécules chimiques présentes dans l’environnement
Rôle primordial dans le fonctionnement physiologique des microorganismes
Quels sont les deux types de chimiotaxie?
- Attractive (nutriments)
* Répulsive (toxines)
Quelle est la structure assurant la mobilité la plus commune?
flagelle
Types de déplacement des microorganismes (3)
- flagelle
- cils
- pseudopodes et plasmodes
Pour l’E.coli, comment décrire son mouvement lorsque le milieu est homogène?
Sa trajectoire est aléatoire à cause de la courte durée de la phase run
Régulation de la chimiotaxie (E. coli)
- 1 - Transmission des signaux
- 2 - Régulation des flagelles
- 3 - Régulation de récepteur
Chimiotaxie de Dictyostelium
Les cellules en se divisant, secrètent une substance répulsive pour favoriser la dispersion
• Elles montrent un chimiotactisme positif en vers l’acide folique qui est rejeté par les bactéries (proies).
• Production d’enzymes pour détruire l’acide folique pour former un gradient et par conséquent localiser les sources d’émission (proies)
• Quand il n’y a plus de proies, les cellules changent de comportement (sans répulsion et sans réponse à l’acide folique)
• Les cellules émettent de l’AMPc pour s’attirer les unes des autres
comment est appelé le système de dialogue moléculaire
crypté pour communiquer entre les individus d’une communauté
Quorum Sensing
Le Quorum Sensing est-il pour les procaryotes, les eucaryotes ou les deux?
Procaryotes
Sur quoi est-il basé le Quorum Sensing?
sur des sécrétions de petites molécules appelées ‘auto-inducteurs’
Que se passe-t-il si un seuil de concentration (auto inducteur) est atteint?
les auto-inducteurs activent un facteur de transcription, permettant l’expression des gènes
Le quorum sensing est-il intra ou interspécifique?
Les deux
Communication intraspécifique (Quorum sensing)
QS est utilisé pour communiquer entre les individus d’une même espèce
Auto-inducteur est spécifique à cette espèce
Communication interspécifique (Quorum sensing)
entre les individus d’espèces différentes
Auto-inducteur est conservé entre les espèces
Quel est l’auto-inducteur intraspécifique le plus étudié?
N-acyl homosérine lactone (AHL) caractérisé chez Agrobacterium tumifaciens
Autoinducteur : N-acyl homosérine lactone (AHL) caractérisé chez Agrobacterium tumifaciens.
Quel type de bactérie?
Gram -
Les autoinducteurs des bactéries de type Gram - et Gram + sont-ils identiques?
non
Auto-inducteurs intra- spécifiques des bactéries Gram + de type oligopeptide:
Auto- Inducing Peptides (AIP)
L’auto-inducteur-2 (AI-2)
- L’auto-inducteur-2 (AI-2) caractérisé chez Vibrio harveyi qui possédait un auto-inducteur commun chez les Gram –
- Il s’est avéré que AI-2 est un auto-inducteur conservé et universel chez les bactéries
Type de dialogue dans les biofilms?
Plusieurs espèces de bactéries peuvent inter-changer les communications en reconnaissant leurs auto-inducteurs
Histoire du Quorum Sensing
La notion d’auto-inducteurs a été introduite par Kaplan et Greenberg en 1985 dans le modèle de régulation de la bioluminescence chez Vibrio fischeri (décrit par Nealson et Hastings en 1979)
Le terme ‘Quorum Sensing’ a été introduit par Fuqua et Winans en 1994 suite à la publication sur le mécanisme de la régulation du transfert du plasmide Ti chez Agrobacterium tumifciens chez les plantes blessées. Les gènes LuxR-LuxI contrôlaient ce processus.
Kaplan HB & Greenberg EP. 1985. J.Bacteriol., 163:1210-1214 Fuqua WC & Winans SC. 1994. J.Bacteriol., 176:2796-2806
QS chez vibrio fischeri.
Bactérie de quel type?
Cette bactérie vit en symbiose avec quelle espèce?
Que fait-elle de spéciale?
V. fischeri bactérie (Gram -) marine bioluminescente qui peut vivre en symbiose avec le calmar, pour échapper contre les prédateurs pendant la nuit, sa période de chasse
Mécanisme du QS chez V. fischeri
• Deux étapes sont requises
• Molécules médiatrices: auto-
inducteurs
• Un récepteur des auto- inducteurs
