Exam final 1 Flashcards
Facteurs influençant le transport:
Adhésion
Filtration
État physiologique
Porosité
Mobilité cellulaire
Hydrogéologiques
intérêts liés au transport des bactéries
→ Sites contaminés aux métaux lourds
→ Amélioration de la structure du sol
→ Augmenter les productions végétales
→ Biocontrôle de pathogènes de plantes
Dans le cas d’introduction de microbes, ex. pour la dégradation de
contaminants, les microbes doivent…..
pouvoir être transportés à
travers le sol et la zone vadose
Dans le cas de pathogènes, ex. contamination de
l’eau par des virus, on veut
limiter leur transport
Il est Important de comprendre chacun des facteurs influençant le transport microbien individuellement afin d’avoir….
une “vision intégrée”/ globale du transport microbien et ainsi
comprendre les risques d’expositions aux pathogènes ou la faisabilité
d’incorporer des microbes d’intérêts à un site et de comprendre les modèles
de transports
Qu’est-ce que la filtration ?
Processus ayant lieu lorsque les microbes sont
transportés via les sols
Consiste à l’exclusion physiques des cellules par la
porosité trop faible des particules et agrégats compris
dans les sols
Quand est-ce qu’on note un effet filtrant ?
lorsque la taille
des cellules excède >5% celle des particules
environnantes
Comment est-ce que la forme des cellules peut changer la filtration ?
- Rétention préférentielle des cellules longues ou
plus large - Passage plus fréquent des cellules sphériques
démontrant le rôle de la forme dans le processus
de filtration
Qu’est-ce que la Nanotechnologies
Création de matériaux,
membrane, en carbone
poreux permettant la
capture efficace de
certains microbes
Permet de pouvoir
capture une grande
densité de bactéries, ici
E. Coli
Limite le détachement
des bactéries capturées
Trois cas de figure menant à l’exclusion des micropores dans la filtration:
Taille du micropore > que le microorganisme = accès au
micropore et processus de filtration réduit ou nul
Taille du micropore < que le microorganisme Exclusion
du micropore et effet de filtration maximum
Taille du micropore > que le microorganisme, mais
entrée plus petite que la cellule = Exclusion ou
accessibilité réduite au micropore, processus de
filtration plus ou moins efficace
L’état physiologique peut faire grandement varier….
varier la taille des cellules
bactériennes
La différence entre nutriments ++ et nutriments –
Nutriments ++ :
Grandes cellules souvent allongées
Production d’exopolymères qui donne une plus grande taille
apparente à la cellule et favorise les interactions avec les surfaces
Peut mener au blocage des pores lorsqu’il y a prolifération
bactérienne → aug. de la filtration
-Transport Affecter par la filtration
Nutriments –:
Cellules plus petites (~0.3µm) et rondes
Perte de la couche d’exopolymères
On parle d’ultramicrobactéries qui peuvent avoir un transport
accru dans l’environnement
-Transport non affecté par la FILTRATION
Quelle est le lien entre les nutriments ++ et – et les environnement extrême
Les effets de l’adhésion sur le transport
Réduit la mobilité des bactéries
L’interaction entre une cellule et une surface est
initialement contrôlée par:
Diffusion (irrégulier & aléatoire)
Transport actif
En réponse à un gradient chimique chemostatique
(ex. attiré vers du sucre) ou par chance
Force de convection généralement via un mouvement d’eau
Qu’est-ce que l’adhésion initiale
elle a lieu lorsque les forces
attractives sont plus fortes que la force répulsive
L’adhésion initiale est réversible et contrôler par..
Interactions électrostatiques
(Répulsive lorsque la cellule & la surface sont chargés -)
Interactions hydrophobes
Forces de van der Waals
Qu’est-ce que l’hydrophobie:
mesure de la tendance qu’on les
substances non-polaires à s’agréger en milieu
aqueux
Peut se mesurer rapidement via l’angle de contact
entre une goutte d’eau et une surface à tester
* Angle < 90o est considéré comme hydrophile
* Angle > 90o est considéré comme hydrophobe
En étant hydrophobes, les bactéries ont tendance à ….
-s’agréger
- à s’accumuler sur les surfaces étant elles-mêmes hydrophobes
La conséquence des bactéries hydrophobes qui s’accumulent sur des surfaces…
- Diminution du transport et augmentation de
la rétention des cellules
Les conséquences de l’augmentation ou diminution de l’adhésion
- Adhésion diminue avec une diminution de l’hydrophobie
(+ hydrophile) - Adhésion augmente plus la charge de la surface est négative
Qu’est-ce que l’attachement irréversible ?
se produit au fil du temps en raison de l’interaction des structures de la
surface cellulaire avec le colloïde
Il est aidé par l’attachement physique des cellules à une surface, qui peut se produire via la production d’exopolymères ou de structures de surface cellulaire spéciales telles que les fibrilles
Importance pour l’établissement des biofilms (biorémédiation) ou pour leur éradication s’ils représentent une nuisance pour les infrastructures ou la santé publique
Point isoélectrique (pI)
pH auquel la charge nette d’un microbe
est nulle
Lorsque le pH devient inférieur au point isoélectrique (pH
acide), le microbe devient…
chargé positivement devient alors moins mobile en raison de la sorption accrue vers les sites d’échange de anions (surfaces négativement
chargées)
Vrai ou Faux
Les virus ont généralement, par la nature chimique de
leur capside, un pI plus élevé que chez les bactéries et
plus variable
vrai
Qu’est-ce que la force ionique de la solution
Réfère à la concentration d’ions positifs et négatifs d’une solution
La force ionique de l’air dans un sol insaturé en eau augmente la probabilité de fixation de la cellule aux
colloïdes → la mobilité diminue
Après une pluie, la force ionique diminue et le débit d’eau augmente → les deux effets améliorent le
transport microbien (rinçage)
La différence entre un ion monovalent et divalent
- Ions monovalents (Ex. Na+) modifient structure physique de l’argile et mène à des sols compacts avec
peu de mouvement d’eau - Ions divalents (Ex. Mg2+) mènent à des sols avec des agrégats et favorise les espaces poreux, + de
mouvement d’eau
Des concentrations élevées d’ions monovalents, comme le sodium (Na+), peuvent conduire à…..
une diminution de la mobilité
→ Forte force ionique et surface +
irrégulièrement =
favorise l’attachement des bactéries
→ Faible force ionique et surface régulière =
peu d’attachement des bactéries
À l’échelle hydrogéologique, plusieurs facteurs peuvent influencer le mouvement de l’eau et le transport
microbien.. nomme les….
Texture du sol
Structure
Porosité
Teneur en eau
L’épaisseur et la composition des sols et l’étendue de la zone vadose peut également servir de….
protection contre la contamination bactérienne d’un site
d’intérêt par la filtration et l’adhésion via des interactions
hydrophobe à l’interface air-eau
Les deux types de mouvement hydrauliques à considérer:
Advection: déplacement d’une masse d‘eau et de ses
constituants. C’est le 1er responsable du transport
microbien!
Dispersion: Résultat combiné du mélange mécanique
et des diffusions moléculaires.
Qu’est-ce que le mélange mécanique
Résulte de la tortuosité (zigzag)
du trajet et des différences de vitesse dans différents pores (linéaire vs. multiples obstacles)
Qu’est-ce que la conductivité hydraulique ?
Définie comme étant la facilité d’un fluide à être
transporter dans le sol
Conductivité grande > 4 cm/h
Conductivité faible < 0.4 cm/h
Qu’est-ce qui vient modifier la conductivité hydraulique ?
-> Le sable a une plus grande conductivité hydraulique que l’argile comme il contient des pores plus larges permettant à l’eau de circuler plus librement
-> Les fissures, chenaux, craques présentes dans les
sols font augmenter la conductivité hydraulique de
ces derniers
-> Les pratiques agriculturales, en changeant la
structure et la chimie des sols, peuvent également
affecter la conductivité hydraulique
Que font les outils actuels sur la qualité de l’eau face à la contamination par les pathogènes et leur limite…
Basé sur des indicateurs fécaux généraux
Mesurer la pollution fécale totale
Limites → Ne fait pas de distinction entre les sources
Quand est-ce qu’on utilise le traçage des sources microbiennes ?
Utilisé pour faire la distinction entre les sources humaines et non humaines de contamination fécale
Contamination fécale classée en deux groupes:
Sources ponctuelles facilement identifiables, par
ex. eaux usées brutes et traitées
Sources diffuses dans l’environnement et difficiles à
identifier,
par ex. ruissellement urbain, faune
Méthodes dépendantes des bases de données:
Identification à la chaîne de chaque souche bactérienne cultivées à
partir de diverses sources fécales et d’échantillons d’eau
➢ Comparaison ultérieure à la «bibliothèque» de souches
bactériennes d’échantillons fécaux connus
« Limitations » de ces méthodes dépendante à des bases de données
- Nécessitent le développement d’indices biochimiques
(phénotypiques) et de leurs empreintes digitales moléculaires
(génotypiques) - Supposent que certaines souches de bactéries fécales sont
associées à des animaux hôtes spécifiques - Chères et nécessitent du personnel expérimenté et du temps
- Peut être temporellement et géographiquement spécifique
Méthodes indépendantes des bases de données:
Basé sur la détection d’un marqueur spécifique associé à
un hôte spécifique ou d’un gène cible
* Par ex. PCR, marqueur spécifique aux bactéroïdes
La cible du gène doit être spécifique à une population
hôte (ex. humaine, porcine, bovine, etc)
* En revanche, doit souvent être calibrée pour tenir
compte de la variabilité du marqueur au sein d’une
population donnée
Généralement plus rapide que les méthodes
dépendantes de bases de données
Les différentes
méthodes pour effectuer
du traçage de sources
microbiennes
-Méthode dépendante des bases de données
-Méthode indépendante des bases de données
Qu’est-ce que la Réaction en chaîne par polymérase quantitative (qPCR)
-Méthode indépendante des bases de données
-L’utilisation du qPCR est une méthode assez nouvelle pour faire du traçage de sources microbienne !
Qu’est-ce qu’un Bacteroides
Bactéries anaérobies Gram négatif, non sporulées, non mobiles en forme de bâtonnets
Caractéristiques qui font de Bacteroides un indicateur alternatif possible à E. coli:
- Abondant dans les excréments humains et
animaux - Incapable de croître dans l’environnement
- Degré élevé de spécificité de l’hôte
Qualités d’un bon traceur microbien:
-Spécificité
-Distribution dans la population
de l’hôte (sensibilité du marqueur)
-Stabilité temporelle dans l’hôte
-Stabilité géographique
-Persistance dans l’environnement
-Uniformité
-Évaluation quantitative
-Pertinence p/r aux paramètres réglementaires ou Indicateur
fécal bactérien (FIB)
Les principales fonctions de la communication :
Coordination de l’expression génique au sein
d’une seule population
Coordination de l’expression génique parmi les
populations non apparentées
Évitement des réponses de défense de l’hôte
Coordination de l’expression des gènes de
virulence
Inhibition de l’expression génique d’un concurrent
Inhibition ou stimulation de la colonisation de
l’hôte
Les différents types de communication:
Signalisation intraspécifique -
Communication au sein d’une seule
population
Signalisation interspécifique -
Communication entre populations
bactériennes
Signalisation inter-domaine -
Communication entre bactéries et autres organismes
Détection du quorum (quorum sensing)
Aptitude d’un micro-organisme (bactérie, archée, microchampignon, virus) à:
Détecter et réagir à des signaux moléculaires environnementaux indiquant la densité de population
Vrai ou Faux
Les bactéries capables de quorum sensing synthétisent et libèrent dans le milieu extérieur de petites molécules organiques jouant le rôle de signaux chimiques (phéromones), auxquelles elles sont elles-mêmes sensibles
Vrai
Le quorum sensing est enregistré
par …
des récepteurs protéiques
intracellulaires qui reconnaissent les séquences d’ADN spécifiques des gènes et régulent leur
expression.
Vrai ou Faux
La concentration locale des signaux chimiques du quorum sensing varie donc avec la densité des bactéries
Vrai
La différence entre le quorum sensing à haute et faible densité de population
À faible densité de population, la concentration de
ces signaux moléculaires est très faible, peu de
molécules-signaux sont détectées avant d’être
dégradées ou localement éliminées par diffusion;
→ le mode de fonctionnement (ou phénotype) des
cellules reste donc stable, de type
« individualiste »
À haute densité de population, la concentration
locale de ces signaux molécules fait basculer les
cellules vers un autre mode de fonctionnement (ou
phénotype), ce qui leur permet de coordonner leur
comportement collectif:
→ Phénotype dit « social » ou « coopératif
Qu’est-ce que le cannibalisme chez Bacilius subtilis..
-Formation de spores par B.subtilis, déclencé par la limitation nutritionnelle
-La cellule est désavantagé si elle s’implique dans la formation de spores en réponse à ce qui finalement est une brève fluctuation de la disponibilité des nutriments
Qu’est-ce que la communication proximal ?
*À l’opposé du quorum sensing se trouvent les signaux à courte portée qui nécessite un contact direct
entre les cellules individuelle pour l’échange d’information
* Cela peut se faire entre deux bactéries côtes-à-côtes,Peut se faire de manière intracellulaire, au sein de la bactérie, Peut se faire par des protéines qui vont inhibées ou dire qu’il faut mourir (créer l’apoptose).
Nomme des signaux moléculaires
Bactéries à Gram -
Bioluminescence
Détection du quorum chez Agrobacterium tumefaciens
Bactérie Gram +
Signaux universels (auto-inducteur 2&3)
Muropeptides bactériens
Qu’est-ce que le signal moléculaire Bactérie à Gram -
N-acyl homosérine lactone (HSL)
Ce sont les signaux moléculaires les
mieux étudiés chez les Gram-
Se compose d’un groupement cyclique homosérine lactone connecté à une chaîne latérale d’AG
Spécificité du signal déterminée par la longueur de la chaîne latérale et les types / nombre de modifications de la chaîne latérale
Qu’est-ce que le signal moléculaire de la bioluminescence
-Production de lumière par certains organismes
-Étudié chez la seiche
-Mais, cellules productrices de
lumière, dans les photophores,
: ce sont des bactéries symbiotiques de
l’espèce Vibrio fischeri, capables
de bioluminescence
→ production de lumière sous contrôle
du système neuroendocrinien de l’hôte
Qu’est-ce que le signal moléculaire de Détection du quorum chez Agrobacterium tumefaciens
-Pathogène végétal omniprésent, très
répandue dans le sol, et notamment dans la partie de sol colonisée par les racines des plantes
- Large gamme d’hôtes (> 140 genres de plantes)
- Cause la maladie de la galle du collet
- Développement de galles,
excroissances ressemblant à des tumeurs, en raison d’une division cellulaire excessive au site d’infection
- Gènes d’induction tumorale trouvés sur un plasmide Ti de 180 kb
-Une région d’ADN (ADN-T) est transférée à la plante en réponse aux signaux de la plante après la blessure
Qu’est-ce que le signal moléculaire à Gram +
- N’utilise pas de N-acyl homosérine
lactones (HSL) - L’hypothèse actuelle est que les bactéries à Gram positif n’ont pas de membrane externe poreuse et qu’une couche épaisse de peptidoglycane peut
restreindre la diffusion des signaux HSL - Certaines bactéries utilisent des γ-butyrolactones - similaires aux HSL
- La plupart utilisent de petits peptides, de petits acides aminés, comme principales molécules de communication
Qu’est-ce que le signal moléculaire : Signaux universels (auto-inducteur 2&3)
- Autoinducteur-2 (AI-2):
- Famille de molécules de diester de furanosylborate
-Produit par > 55 bactéries Gram-positives et Gram-négatives
-Tous contiennent le gène de la synthase, luxS - Autoinducteur-3 (AI-3):
- Chimiquement distinct de AI-2
- Sa structure exacte n’est pas encore connue
Qu’est-ce que le signal moléculaire : Muropeptides bactériens
- Fragments formés par digestion enzymatique de la couche de peptidoglycane des bactéries
- Certaines bactéries utilisent la détection des muropeptides pour signaler la présence d’antibiotiques dégradant la paroi cellulaire
- Les bactéries qui forment des spores utilisent les muropeptides comme germinants pour déclencher la croissance végétative
- Les eucaryotes peuvent utiliser des
muropeptides pour détecter la présence d’une bactérie dans les tissus de l’hôte
Qu’est-ce que la communication inter-domaine ?
Exploitation des voies de transduction du
signal par des composés de signalisation d’un
organisme pour en modifier le
comportement ou pour induire des
changements dans la transcription génique
d’un organisme d’un autre règne
Qu’est-ce que la communication inter-domaine peut entraîner ?
-Capacité des bactéries à écouter leur hôte en répondant aux signaux de l’hôte
- Interférence de la signalisation bactérienne via des signaux parasites produits par l’hôte (diminution de l’efficacité de communication entre bactéries)
- Reconnaissance des signaux bactériens par l’hôte entraînant une modification de l’expression génique de l’hôte → requis pour une réponse immunitaire
Qu’elle est le but du quorum quenching ?
-Décomposer les molécules de signal ou interférer autrement avec la signalisation
-pour contrôler, limiter ou stopper ces activités microbiennes
Dans quelle milieux peut-on se servir du quorum quenching pour manipuler les dialogues moléculaires.
-Aquaculture
-Traitement de l’eau
-Médecine
-
Communication bactérienne « longue portée », selon une distance, on parle alors de…..
quorum sensing
……..va produire et répondre à l’accumulation extracellulaire des molécules signales de la
communication
quorum sensing
manipulation du dialogue entre certaines bactéries
quorum quenching
