Exam partiel 1 p1 Flashcards
Qu’est-ce que la microbiologie?
Science qui étudie les microorganismes de taille microscopique
o Bactéries
o Virus
o Mycètes (levures & moisissures)
o Algues
o Protozoaires
Les microorganismes ne sont pas tous des agents pathogènes; certains sont utiles et essentiels à la vie.
Où retrouve-t-on des microorganismes?
Humains, animaux, plantes
Eau, sol, air, aliments
Environnements extrêmes (microorganismes extrêmophiles)
o Cheminée hydrothermale sous-marine (+ 100°C)
o Mer morte (eau saturée en sel)
Nids des bactéries
- Salle d’attente du médecin
- Toilettes d’avion
- Menu d’un restaurant
- Chariot de supermarché
- Télécommande de chambre d’hôtel
Agents infectieux
Bactéries : pneumonie, tuberculose, endocardite
Virus : COVID-19, herpès, hépatite, SIDA
Mycètes : Candidose, aspergillose
Protozoaires : malaria, leishmaniose
Pathogènes opportunistes
Membres de la flore normale
Baisse de l’efficacité du système immunitaire
Diminution des bactéries bénéfiques
Détérioration des aliments
Produits laitiers (deviennent liquides)
Fruits & légumes
Détérioration d’équipements
Corrosion de métaux
Colmatage de tuyaux
Industrie alimentaire
Bactéries : yogourt, fromage
Levures : pain, bière, vin
Industrie pharmaceutique
Insuline : insertion chez Escherichia Coli du gène codant pour l’insuline humaine
Antibiotique : pénicilline (Penicillium notatum), Streptomycine (Streptomyces griseus)
Vaccin : source d’antigènes
Agents probiotiques (effets non permanents)
Streptococcus, Lactobacillus, Bifidobacterium
Élimination de pathogènes par compétition et antagonisme
Stimulation du système immunitaire
Rôle dans la digestion des aliments
Production de vitamines
Production du mauvais cholestérol
Environnement
Insecticide : Bacillus Thuringiensis Tordeuse du bourgeon d’épinette Insectes porteurs du virus du Nil Insectes piqueurs Dégradation de dérivés de pétrole Thalassolituus oleivorans Transformation des hydrocarbures en CO2 et H2O
Bactérie la plus connue
Escherichia coli :
- Découverte en 1885 par Theodore Escherich
- Microorganismes dominant de la flore intestinale (80%)
- Bactérie modèle dans les laboratoires
- Utilisée comme marquer de contamination de l’Eau (coliforme)
- Responsable d’intoxication alimentaires (0157 :H7) et d’infections urinaires
- Bactérie productrice de vitamine K aide coagulation du sang
- Largement utilisé en biotechnologie (vaccins, insuline)
Microorganismes: Protozoaires Mycètes Algues Bactéries Virus
- Protozoaires : cellules eucaryotes
Unicellulaires, forme très variable 2-200 um - Mycètes : cellules eucaryotes
Unicellulaires (levures; 5-10 um)
Pluricellulaires (moisissures, 5 um-quelques mm) - Algues : cellules eucaryotes
Unicellulaires ou pluricellulaires, présence chlorophylle 5-30 um - Bactéries : cellules eucaryotes
Unicellulaires 1-10 um - Virus : cellule acaryote
Hôte obligatoire, 20-300 um
Microbiome vs microbiote
Microbiome: microorganismes présents dans environnement
Microbiote:
Microbiome spécifique
Composition hétérogène microbiote
Niches buccales
Apports nutritifs
Hygiène buccodentaire
Âge individu
Échelons hiérarchiques
- Espèce
- Genre
- Famille
- Ordre
- Classe
- Embranchement
- Règne
- Domaine
- Monde vivant
Définition cellule
unité biologique structurelle et fonctionnelle fondamentale de tous les êtres vivants connus. C’est la + petite unité vivante capable de se reproduite de façon autonome. Science qui étudie cellule est la biologie cellulaire.
Cellules eucaryotes
- Généralement de grande taille
- Avec un noyau entouré d’une membrane
- Organelles
- Chromosomes linéaires entourés d’une membrane nucléaire
- Cytoplasme: Réticulum endoplasmique, mitochondrie, appareil de golgi
- Absence de paroi
- Division par mitose
Cellules procaryotes
- Êtres unicellulaires
- Dépourvus de noyau et bordés d’une membrane
- Absence d’organelles
- Ex: bactérie
- Un seul chromosome circulaire
- Absence d’organelles spécialisées
- Présence d’une paroi
- Pas division mitose
Cellules bactériennes délimitées par 2 structures complexes
- Paroi
- Membrane cytoplasmique
Membrane cytoplasmique
Composition + implication
- Membrane composée principalement phospholipides & protéines
- Barrière perméable sélective
- Environ 5-10 nm épaisseur
- Impliquée dans différentes fonctions
Transport transmembranaire substances nutritives
Transport électrons
Sécrétion enzymes et toxines
Structure de la paroi
- Membrane rigide formée de mucopeptides qui donne sa forme à bactérie et la protège de lyse.
- Protège contre stress environnemental
Pression osmotique
Température
Stress mécanique - Procure stabilité sélective
Bactéries Gram +
- Épaisse paroi
Peptidoglycane = constituant majeur paroi
Acides téichoïques aident du maintien de la paroi en permettant l’attachement du peptidoglycane à membrane cytoplasmique
Bactéries Gram -
Moins épaisse que Gram +
- Membrane externe
Composée de phospholipides, de protéines et de lipopolysaccharides (LPS)
Porines : assemblage protéines permettant passage molécules à travers membrane
Les lipoprotéines de Braun assure la liaison de membrane externe au peptidoglycane.
Lipopolysaccharide (endotoxine)/
- Antigène O
Polysaccharide de longueur et composition variables
Responsable de spécificité antigénique (capacité antigène à être reconnu par système immunitaire) - Polysaccharide central (CORE)
Riche en heptose
Composition peu variable d’une bactérie à l’Autre - Lipide A
Acides gras insérés dans membrane externe
Partie toxique de la molécule
Enveloppe cellulaire:
- Rétention cristal violet: coloration violet foncée
- Peptidoglycane épais (plusieurs couches)
- Acides téichoïdes présents
Gram +
Enveloppe cellulaire:
- Pas de rétetion du cristal violet; contre-coloration: rose/fushia
- Mince (1 couche)
- Lipopolysaccharides présents
- Membrane externe présente
Gram -
Transport passif (2 types) (ne consomme pas énergie ex : éthanol, eau, vitamines)
- Diffusion simple = mécanisme limité à des molécules de faible poids moléculaire (suivant gradient de concentration)
- Diffusion facilitée = participation d’une protéine localisée dans la membrane cytoplasmique (suivant gradient de concentration)
Transport actif (ex : glycose, acides aminés, ions)
- Implique modification d’une protéine localisée dans membrane cytoplasmique
- Implique consommation d’énergie (ATP)
La capsule
- Structure de nature polysaccharidique recouvrant cellule
- Rôle protection bactérie pour :
Phagocytose par les cellules phagocytaires de l’hôte
Dessication
Variation milieu (pH, stress osmotique)
Glycocalyx
- Polysaccharides sécrétés par cellules
- Ubiquitaire (omniprésent)
- Chez les bactéries :
Sert à attachement : au cellules (dont cellules buccales), aux structures (plaque dentaire et biofilms sur émail & prothèses dentaires) - Protège enveloppe cellulaire
Flagelle
- Structure de nature protéique Constituée de protéines différentes Codée par + de 20 gènes Longueur de 15-20 um - Responsable de motilité bactérienne Chimiotactisme
Fimbruae
- Filaments fins et courts de nature protéique
Environ 3 à 10 nm de diamètre et 1 um de longueur
Jusqu’à 1000 fimbria par cellule
Constitués de sous-unités répétitives - Rôle dans l’adhérence des bactéries à différentes surfaces
Pili
- Filament épais et court de nature protéique
Environ 10 nm de diamètre et 1 um de longueur
De 1 à 10 pili par cellule
Constitué de sous-unités répétitives - Rôle dans échange matériel génétique entre 2 bactéries
Spores bactériennes
- Forme de survie de certaines bactéries
- Formée à l’intérieur de certaines bactéries lorsque les conditions environnementales deviennent favorables à leur survie
- Structure hautement résistante chaleur
- Germination des spores lorsque les conditions redeviennent propices
- Bacillum & clostridium sont principaux genres producteurs de spores
Chromosome bactérien
- Double hélice d’acide désoxyribonucléique (ADN) circulaire
- ADN = polymère arrangé en double hélice et contenant plusieurs millions de nucléotidess
- Nucléotide
Sucre (désoxyribose)
Acide phosphorique
Base azotée (adénine, guanine, thymine)
Plasmide
- Élément d’ADN extra-chromosomique
- Petit, circulaire et libre dans cytoplasme
- Se réplique indépendamment du chromosome
- Non essentiel à survie bactérie
- Peut apporter fonction supplémentaire à bactérie
Résistance à un antibiotique
Expression d’une toxine
Division binaire
- Mode de division bactéries = fission binaire
- Temps requis pour processus varie espèce à l’autre (ex 20 minute E. coli)
- Chromosome bactérien se réplique lors du processus de division cellulaire
Variation du chromosome
- Mutation
Modification brusque caractère particulier
Phénomène spontané et rare
Induction par certains agents (agent mutagène) - Recombinaison génétique
Transfert d’ADN bactérien (chromosomique ou plasmidique) à une bactérie réceptrice
+ fréquent
Transformation, transduction, conjugaison
Transformation
- Introduction ADN bactérien dans une bactérie réceptrice
- ADN de bactérie donneuse devient disponible suite à lyse cellulaire
Transduction
- Introduction ADN bactérien dans une bactérie réceptrice par l’intermédiaire d’un bactériophage
- Lorsque les bactériophages infectent simultanément une cellule hôte, leurs chromosomes peuvent se combiner
Conjugaison
- Introduction d’ADN bactérien suite à un contact entre bactérie donatrice et bactérie réceptrice
- L’ADN est introduit via les pili de la bactérie donatrice
Taxonomie bactérienne
- Étude de la classification des bactéries
- L’unité de base est l’espèce
- Une espèce bactérienne est un groupe de bactéries fortement apparentées et possédant en commun le plus grand nombre de caractères semblables (taxonomie génétique = homologie de l’ADN)
Caractéristiques pour classification et identification
- Morphologiques : Forme et taille cellulaire Cils et flagelles Inclusions cellulaires - Physiologiques et métaboliques Sources d’énergie Constituants de paroi cellulaire Relations avec l’oxygène Métabolites secondaires
Métabolisme bactérien
- Il est défini comme l’ensemble des transformations chimiques (réactions de biosynthèse et de dégradation), qui assurent l’élaboration des constituants bactériens et leur fonctionnement
- Toutes les réactions chimiques du métabolisme bactérien sont catalysées par des enzymes spécifiques
- Métabolisme bactérien => caractères d’identification biochimique => critères essentiels dans la classification (ou Taxinomie) bactérienne
Catabolisme
l’ensemble des réactions de dégradation moléculaire de l’organisme considéré
Anabolisme
l’ensemble des réactions de synthèse (contraire catabolisme)
Besoins énergétiques
- Source d’énergie :
Lumineuse, transformée en ATP par les phototrophes, grâce à des pigments (chlorophylles, bactériochlorophylles, carotènes…)
Énergie chimique provenant de l’oxydation de molécules minérales (inorganiques) (chimio-lithotrophes) ou organiques (chimio-organotrophes) - Source de carbone
Les exigences nutritionnelles en carbone conduisent au classement des microorganismes en 2 grandes catégories :
Les autotrophes sont capables de développer en milieu minéral (inorganique) en utilisant le CO2 ou les ions hydrogénocarbonates (HCO3-) comme seule source de carbone pour synthétiser leurs constituants carbonnés
Les hétérotrophes, exigent des molécules organiques (sucres et dérivés, acides organiques, peptides et acides aminée…), pour leur croissance
Paramètres physiques
- Température
0 – 20 ˚C : psychrophile
20 – 45 ˚C : mésophile
> 45 ˚C : thermophile - pH
6.5 – 7.5 : neutrophile (la plupart)
1 – 5 : acidophile
8 – 12 : alcalophile - Oxygène
Aérobie stricte (1) : besoin O2 pour croître
Microaérophile (2) : petite quantité O2, mais pas trop
Anaérobie facultative (3) : peuvent fermenter & survivre présence O2 ou non
Anaérobie stricte (4) : ne tolèrent pas O2, pas croissance bactérienne
Pour étudier bactérie particulière =
essentiel d’obtenir culture pure
Définition culture pure
culture originaire d’une cellule individuelle (une seule souche de bactéries)
Définition colonie
fruit de la croissance d’une bactérie
Milieux de culture
caractéristiques particulières pour favoriser l’isolement et la croissance d’un microorganisme en fonction de ses besoins nutritifs et exclure certains autres
Croissance microorganisme en laboratoire
Conditions les plus proche possible de leur milieu naturel
Contenir des éléments nutritifs essentiels à leurs activités métaboliques
Exigences nutritives variables (ex : fer, acides aminés particuliers, vitamines, etc.)
État physique milieux de culture
Liquide ou bouillon de culture (permet croissance abondante)
Solide ou gélose (solidifié en ajoutant 1.5 % d’agar)
Semi-solide ou gélose molle (solidifié avec une faible quantité d’agar 0.75%)
Composition chimique milieu de culture
Défini (composantes connues)
Complexe (milieu de culture général/milieu très riche en nutriments divers)
Sélectif (composantes établies et spécifiques à l’isolement d’une espèce particulière)
Différentiel (permet de différencier deux types de microorganismes se développant dans un même milieu; met en évidence des propriétés biochimiques des microorganismes)
Composition des milieux de culture
- Nutritif complexe
Présence d’extrait de viandes ou de protéines - Sélectif
Permet d’isoler une espèce particulière présente dans un échantillon complexe
Ajout d’agents inhibiteurs (antibiotiques) au milieu - Différentiel
Permet de mettre en évidence une espèce particulière en présence d’une population mixte
Bactéries coliformes -> lactose + indicateur de pH
Croissance en milieu liquide
- Sous des conditions optimales, la plupart des bactéries se divisent à toutes les 20-30 minutes
- En milieu liquide, la plupart des bactéries donnent une croissance homogène dans le bouillon de culture
- Permet une étude de la croissance de ces bactéries
- On peut de façon simple mesure le nombre de cellules vivantes ou la concentration cellulaire totale
- Ceci permet d’établir la courbe de croissance de la bactérie
- Ne permet pas l’isolement de microorganismes (lacune de ce mode de culture)
- On mesure la turbidité de la suspension bactérienne à l’aide d’un turbidimètre ou spectrophotomètre (à longueur d’onde 660 nm) -> mesure nombre de bactéries dans culture bactérienne
Courbe de croissance bactérienne (étapes)
- Phase de latence : adaptation, synthèse des enzymes indispensables à croissance
- Phase exponentielle : multiplication exponentielle. Lors de cette phase on mesure le temps de génération ainsi que le taux de croissance de la bactérie.
Temps de génération (G) = temps nécessaire à une bactérie pour se diviser. Le temps de génération correspond donc au temps nécessaire pour qu’une population de cellules double en nombre.
Taux de croissance = exprime vitesse de multiplication des bactéries; c’est le nombre de divisions effectuées par unité de temps. - Phase stationnaire : nombre de bactéries n’évolue plus. Le ratio entre les bactéries créées et les bactéries qui meurent est équivalent.
- Phase de déclin : la quantité de bactéries qui meurent est plus importante que celle créée. Le milieu de culture n’apporte plus les conditions nécessaires au développement des bactéries (épuisement des substances nutritives – accumulation de produits toxiques). On observe donc une courbe de décroissance exponentielle progressive.
Croissance en milieu solide
- Milieu gélosé nutritif où des bactéries sont inoculées et se développent sous forme de colonies devenant visible à l’œil nu. Ces colonies bactériennes se répartissent en 3 types principaux :
Lisse (Smooth = S)
Muqueux (M)
Rugueux (Rough = R) - L’aspect des colonies varie selon les espèces bactériennes
- La culture sur milieu solide permet l’énumération des bactéries, leur différenciation ainsi que leur isolement
Identification bactérienne
- Morphologie
Forme, arrangement, présence de spores, motilité - Coloration de Gram
- Réponse à l’oxygène
Aérobie stricte, anaérobie stricte, anaérobie facultative, microanaérophile - Tests biochimiques
Fermentation de sucres, production de métabolites (indole, acides gras, etc.) et d’enzymes (protéases, glycosidases, etc.)
Quel est ce test?
Pendant leur respiration aérobie certaines bactéries produisent du peroxyde d’hydrogène (H2O2) qui est toxique
Ces dernières produisent la catalase qui est une enzyme capable de décomposer l’H2O2 selon la réaction suivante : 2H2O2 -> 2H2O + O2 (H2O2 ne sera plus toxique)
Test de la catalase
Identification génétique
- On peut citer des techniques de génie génétique comme :
La PCR (Polymerase Chain Reaction) pour cibler un gène présent uniquement chez une famille ou un genre bactérien par réhybridation spécifique de courtes séquences d’ADN (oligonucléotides amorces) synthétiques précises
Le séquençage de l’ADN, précision allant jusqu’à la souche (très précise)
Réaction en chaîne par polymérase (PCR) permet quoi?
- La PCR est une méthode de biologie moléculaire d’amplification génétique in vitro.
- Elle permet de dupliquer en grand nombre (avec un facteur de multiplication de l’ordre du milliard) une séquence d’ADN ou d’ARN connue, à partir d’une faible quantité (de l’ordre de quelques picogrammes) d’acide nucléique (séquence spécifique d’ADN (l’Amplicon)) et d’amorces spécifiques constituées d’oligonucléotides de synthèse de 20 à 25 nucléotides.
- On peut ainsi, par exemple, détecter la présence du VIH ou mesure une charge virale (concentration du virus dans le plasma), des traces d’OGM (organismes génétiquement modifiés), ou encore des virus d’hépatites B,C et D.
Conservation bactéries
- Congélation
- 80 ˚C (congélateur)
- 180 ˚C (azote liquide) - Lyophilisation
Déshydratation sous vide (vont devenir sous forme poudre
Permet conservation pendant plusieurs années
N’utilise pas beaucoup d’espace en lab
Caractéristiques virus
- Les virus sont les plus petits agents infectieux
- La multiplication des virus requiert des cellules hôtes (pathogène obligatoire)
- Les virus ne peuvent se reproduire dans des milieux artificiels
- La dimension et la forme des virus varient considérablement et est propre à chaque type de virus
20 – 300 nm
Circulaire, cubique, cylindrique
Matériel génétique virus
Information pour permettre au virus de se reproduire et d’utiliser les systèmes de production d’énergie et de synthèse des protéines de la cellule infectée (bagage génétique très petit permettant une réplication rapide)
Contenu dans la capside
Présence d’une enveloppe additionnelle chez certains virus
Caractéristiques permettant la différenciation des virus
- Hôte Animal Végétal Bactérien - Matériel génétique ARN/ADN Simple ou double brin - Type de capside Icosaèdre, sphérique, hélicoïdale - Présence ou absence d’une enveloppe
Caractéristiques bactériophage
- Virus infectant spécifiquement les bactéries
- Structure plus complexe
- Tête (glycoprotéine) : matériel génétique
- Queue (protéine) : fixation à bactérie
- Le bactériophage ne pénètre pas la bactérie mais injecte plutôt son matériel génétique à travers la membrane
Mécanisme d’infection du bactériophage
- Rencontre de l’hôte par reconnaissance spécifique
- Absorption sur la paroi bactérienne
- Pénétration du matériel génétique
Caractéristiques levures
Forme ovale ou sphérique
5 – 10 um de diamètre
Anaérobie facultatif
Provoque fermentation matière organique animale ou végétale
Fermentation = processus métabolique qui va généralement convertir les glucides en acides et en gaz pour en extraire partie énergie chimique tout en réoxydant les enzymes réduites par ces réactions.
Caractéristiques Moisissures
Mycélium : complexe de filaments (hyphes)
Spores : contenues ou non dans une enveloppe
5 um – quelques mm
Aérobie strict
Levures & moisissures
Saprophyte (tirer leurs substances nutritives de matière organique en décomposition)
Pathogène
- Hétérotrophe (on en retrouve partout)
- Modes de reproduction
Asexué : bourgeonnement et fission binaire
Sexué : fusion de 2 spores
Les mycètes pathogènes
- Mycoses superficielles Candida albicans Stomatite (porteurs de prothèses) Vaginite - Mycoses en profondeur Aspergillus fumigatus Aspergillose (poumons) Chez personne immun supprimée
Définition antibiotiques
les antibiotiques sont, à l’origine, des molécules naturellement synthétisées par des microorganismes pour lutter contre des bactéries concurrentes de leur environnement.
Antibiotiques qui empêchent développement bactérie
Bactériostatiques
Antibiotiques qui détruisent complètement bactérie
Bactéricides
2 étapes synthèse protéique
Simultanément:
- Transcription ARNm
- Traduction ARNm en protéine
6 mécanismes d’action des antibiotiques
- Synthèse de l’acide tétrahydrofolique
- Désorganisation membrane
- Inhibition du peptidoglycane
- Inhibition synthèse protéique
- Inhibition réplication
- Inhibition transcription
Antibiotique -> Inhibition de la formation de la paroi
- Inhibition de la transpeptidase (molécule responsable liaison peptidoglycane -> forme paroi bactérienne)
- Effet bactéricide (mort bactérie car pas de paroi)
- Mode d’action de la pénicilline et de la vancomycine
- Les bactéries à Gram positif (paroi peptidoglycane + importante) sont plus sensibles que celles à Gram négatif (membrane externe qui les protège)
Antibiotique -> modification de la perméabilité de la membrane cytoplasmique
- Fuite des composantes intracellulaires
- Effet bactéricide
- Mode d’action de la polymyxine (sur Gram -)
- S’incorpore dans membrane plasmique et forme pores à l’origine d’échanges anormaux = lyse cellulaire
Antibiotique -> Inhibition synthèse des protéines (en particulier au niveau de traduction)
- Fixation sur les ribosomes
- Bactéricide ou bactériostatique
- Mode d’action de la tétracycline et de l’érythromycine
Antibiotique -> Inhibition de la fonction des acides nucléiques
- Réplication de l’ADN mode d’action du métronidazole
- Transcription de l’ADN en ARNm (rifampicine)
- Bactéricide ou bactériostatique
Antibiotique -> Inhibition compétitive (antimétabolites)
- Analogues de vitamines ou acide tétrahydrofolique (sulfamides)
- En inhibant ou perturbant l’activité de la dihydroptéroate synthase, ils empêchent la synthèse d’acide tétrahydrofolique nécessaire à la croissance de certaines bactéries
Vrai ou faux: antibiotiques efficaces que sur bactéries (pas virus ni champignons)
Vrai
Spectre d’activité des antibiotiques
- Spectre d’activité = liste des espèces sur lesquelles les antibiotiques sont actifs (spectre étroit ou large)
Étroit (nombre limité microorganismes)
Métronidazole : bactéries anaérobies
Pénicilline : Gram+
Large (effet sur tout type bactérie présent)
Tétracycline
Érythromycine - Le spectre sera évoqué lors de l’étude des classes thérapeutiques
Définition antibiogramme
évalue activité microbienne d’un antibiotique
- Épreuve permettant de déterminer vis-à-vis de quels antibiotiques une bactérie pathogène est sensible
Concentration minimale inhibitrice (CMI) : la concentration d’antibiotique la plus faible capable d’empêcher l’apparition d’une croissance bactérienne visible
Concentration minimale bactéricide (CMB) : la plus petite concentration en antibiotiques capable de tuer 99,99% d’une population bactérienne en 18-24 heures.
Fonctionnement antibiogramme
- Les antibiogrammes permettent de tester l’efficacité des antibiotiques et de trouver le + efficace contre une bactérie donnée. On dispose de plusieurs pastilles imbibées d’antibiotiques différents sur un milieu colonisé par un type de bactérie pathogène.
- Bactérie pousse sur gélose : si souche bactérienne est sensible à l’antibiotique, diamètre autour de pastille où il n’y aura aucune croissance bactérienne
Bandelettes E-test
- Méthode de diffusion mesurant à la fois la sensibilité et la concentration minimale inhibitrice (CMI) de l’antibiotique
Méthode de diffusion en liquide
- Se fait en microplaque : permet de déterminer la concentration minimale inhibitrice = première concentration où il n’y a plus de croissance
- concentration minimale inhibitrice est petite, + antibiotique est efficace