M1S1 Structure bactérienne

Question 1

Quels sont les deux empires du monde vivant et les 6 règnes?

Answer 1

• Procaryotes (Bactéries)
• Eucaryotes (protozoaires, chromistes, champignons, les végétaux et les animaux)

Question 2

Quelle est la définition d’unicellulaire et de pluricellulaire?

Answer 2

Unicellulaire :Organisme vivant constitué d’une seule cellule
Pluricellulaire: Organisme vivant constitué de plusieurs cellules

Question 3

Quelles sont les caractéristiques des bactéries ?

Answer 3

• unicellulaire
• procaryote
• pas de noyau différenciée
• le matériel nucléaire se trouve dans le cytoplasme
• pas de structures intracellulaires définies (pas d’organites différentié)
• la plupart des fonctions sont organisées par des enzymes de la membrane cellulaire
• taille 1-10 µm (10x plus petit qu’une cellule eucaryote)
• composition : 80% d’eau, reste: protéine, ribosome, ADN, lipide et saccharides et peptidoglycanes.

Question 4

Quels sont les deux principales formes de bactéries ? Quelles sont les autres formes?

Answer 4

• Cocci et bacilles
• vibrions, spirille, borrelia, treponeme, leptospire

Question 5

Quelles sont les caractéristiques des cocci ?

Answer 5

Ce sont des cellules rondes, également appelées « coques », qui peuvent se présenter sous formes indépendantes ou bien regroupées de manière spécifique : appariées, en chaîne, en amas (grappes)…

Question 6

Quelles sont les caractéristiques des bacilles?

Answer 6

Ce sont des cellules de forme allongée, la plupart du temps semblables à des bâtonnets et peuvent se présenter sous différentes formes (coccobacilles, bacilles, fusiforme…)

Question 7

Quels sont les éléments obligatoires de la cellule bactérienne?

Answer 7

• la membrane cellulaire (ou membrane plasmique),
• le cytoplasme,
• la paroi bactérienne,
• le chromosome bactérien (ou nucléoïde).

Question 8

Quels sont les éléments facultatifs de la cellule bactérienne?

Answer 8

• une capsule,
• un ou plusieurs flagelle(s),
• des cils (ou pili),
• des plasmides,
• du glycocalyx,
• une forme spécifique de résistance appelée spore

Question 9

Quelles sont les caractéristiques de la membranes plasmiques ?

Answer 9

Elle est formée d’une double couche de phospholipides, qui sont des molécules présentant un pôle hydrophile et un
pôle hydrophobe.

Les pôles hydrophobes des deux couches de phospholipides se font face, tandis que leurs pôles hydrophiles sont en contact d’un côté avec le milieu extérieur, de l’autre avec l’intérieur de la cellule.

Les molécules de phospholipides présentent en permanence des mouvements de rotation ou de glissement. Cette mobilité confère à la membrane une certaine fluidité. Les transferts de molécules d’une couche à l’autre restent
cependant très limités

Question 10

Quelle est la composition d’un phospholipide?

Answer 10

Un phospholipide est composé d’une « tête », constituée par une molécule de glycérol, dont l’un des trois résidus est couplé à une molécule d’acide phosphorique : il s’agit du pôle hydrophile.
Les deux autres résidus hydroxyles du glycérol sont couplés à des acides gras (chaînes apolaires) qui constituent la « queue » du phospholipide : c’est le pôle hydrophobe.

Question 11

Quel rôle jouent les protéines de la membrane plasmique?

Answer 11

• représente 2/3 de la membrane
• extrinsèque : sont soit situées sur la face externe de la cellule, où elles servent de récepteurs membranaires pour des molécules du milieu extracellulaire, soit sur la face interne de la cellule où elles jouent davantage un rôle enzymatique dans le métabolisme cellulaire.
• intrinsèques: insérées dans la membrane, servent de transporteurs membranaires en permettant de manière plus ou moins sélective le passage d’éléments vers ou depuis la cellule.

Question 12

Quel rôle remplit la membrane cellulaire

Answer 12

• délimitation des milieux
• transport transmembranaire (semi perméable)

Question 13

Quels sont les trois mécanismes de contrôle des flux ?

Answer 13

• diffusion simple (sens du gradient)
• diffusion facilité (sens du gradient + protéines)
• transport actif (contre gradient + protéines+ ATP)

Question 14

Quel élément de la membrane permet le métabolisme bactérien ainsi que la production d’énergie?

Answer 14

Les enzymes
(chez les espèces aérobies, les chaînes de transport d’électrons et de phosphorylation oxydative équivalentes à celles des mitochondries au sein des cellules eucaryotes).

Question 15

Quelles sont les caractéristiques du cytoplasme ?

Answer 15

• dépourvu de cloisons internes
• forme une suspension colloïdale, (entre l’état liquide et l’état solide)
• composé à 80 % d’eau
• fluidité et une viscosité permettant les échanges nécessaires à la vie cellulaire.
• résistance et élasticité qui résultent de l’existence d’un réseau de chaînes protéiques formant une véritable ossature pour la cellule.

Question 16

Quels éléments contient le cytoplasme?

Answer 16

• électrolytes
• différentes molécules organique (enzymes et de l’ARN)

Ce dernier est un constituant majeur du cytoplasme, sous forme soluble (ARN
messager ou de transfert) ou sous forme de particules de ribonucléoprotéines qui constituent les ribosomes.

Question 17

Quelle est l’apparence du cytoplasme au microscope électronique ? Quelle conclusion peut on faire de cet aspect?

Answer 17

On constate qu’il présente un aspect granulaire, traduisant la présence des ribosomes dont le nombre est révélateur de l’activité de la cellule bactérienne.

Plus elle est active, plus elle contient de ribosomes (jusqu’à 18000 dans certaines souches d’E. coli.).

Question 18

Qu’est ce qu’un ribosome et quel est leur rôle?

Answer 18

Wiki: Les ribosomes sont des complexes ribonucléoprotéiques (c’est-à-dire composés d’acide ribonucléique (ARN) et de protéines.)

Les ribosomes sont formés de deux sous-unités emboîtées l’une dans l’autre.
Ils représentent 40 % du poids sec de la bactérie et concentrent près de 90 % de l’ARN total de la cellule, indispensable à la synthèse protéique.

Question 19

Quelles éléments peuvent être stockés sous formes d’inclusions du cytoplasme?

Answer 19

• du glycogène,
• des lipides,
• des substances inorganiques comme des phosphates
• des éléments minéraux comme le fer (sidérobactéries) ou le soufre (thiobactéries),
• des pigments comme les caroténoïdes

Question 20

Quelles sont les caractéristiques du chromosome bactérien ?

Answer 20

• ADN (comme tout procaryote)
• Structure en double hélice
• molécule d’ADN ~1mm
• forme circulaire
• repliée grâce à des enzyme (topo isomérase, gyrases)
• ne comprend pas d’histone

Question 21

Qu’est ce que la structure en double hélice décrit par Crick et Watson?

Answer 21

On peut comparer l’ADN à une échelle :

Les montants correspondent à l’enchaînement de molécules de
désoxyribose phosphate,

Les barreaux associent deux nucléotides complémentaires par l’échange de liaisons
hydrogène.

Cet appariement des nucléotides est toujours identique : adénine avec thymine, guanine avec cytosine (A-T / G-C).

En imaginant une torsion de cette échelle, on imagine le modèle décrit par les travaux de Crick et Watson.

Question 22

Quel est le rôle du chromosome bactérien ?

Answer 22

L’ADN bactérien renferme l’ information génétique permettant la synthèse protéique indispensable au fonctionnement métabolique de la bactérie.

Question 23

Comment se fait la synthèse protéique ?

Answer 23

La réplication semi-conservative de l’ADN, basée sur la complémentarité des bases azotées, se fait à grâce à l’action d’une ADN polymérase. Puis des ARN-polymérases permettent la transcription et la formation
d’ARN nécessaire à la synthèse protéique.

L’ordre dans lequel s’enchaînent les nucléotides sur chaque brin d’ADN constitue le code génétique propre à la
bactérie. Pour une séquence donnée de nucléotides sur l’ADN, on obtiendra une séquence d’acides aminés, soit une
protéine (structurale, enzymatique). C’est donc l’ensemble des caractères de la bactérie qui est sous la dépendance
directe de son ADN.

Question 24

Qu’est ce que les plasmides?

Answer 24

Des fragments d’ADN extra-chromosomique peuvent également se trouver dans le cytoplasme bactérien. Il s’agit des plasmides, éléments non indispensables à la vie bactérienne dans des conditions normales mais pouvant devenir utiles notamment en cas de conditions défavorables.

Question 24

Qu’est ce que la paroi bactérienne ? Quel est son rôle?

Answer 24

C’est une couche superficielle qui recouvre la membrane cellulaire. Elle protège la cellule et lui assure une certaine résistance contre l’éclatement. En effet, de par la pression osmotique qui s’exerce à l’intérieur de la cellule, la membrane cellulaire serait trop fragile pour remplir seule ce rôle.

Question 25

Quelle est la composition de la paroi bactérienne?

Answer 25

La paroi est composée de différents types de molécules : lipopolysaccharides (LPS), lipoprotéines et polypeptides dont l’un est cependant commun à toutes les parois bactériennes : le peptidoglycane (ou muréine).

Question 26

Quelle est la composition des molécules de peptidoglycanes ?

Answer 26

• d’une base glucidique qui est un polymère de N-acétyl-glucosamine et d’acide N-acétyl-muramique
• d’une partie peptidique formée par des chaînes latérales de quatre acides aminés (tétrapeptides) reliées entre elles par des ponts peptidiques.

Question 27

Quelles sont les caractéristiques de la paroi bactérienne gram + ?

Answer 27

Elle est majoritairement constituée de peptidoglycane (90 %).

On retrouve également des acides téichoïques qui contribuent à solidariser la paroi à la membrane cellulaire.

En surface, des protéines jouent un rôle dans la fixation de certains antibiotiques (pénicillines) et dans le pouvoir pathogène de certaines espèces (ex. : protéine A de Staphylococcus aureus).

Question 28

Quelles sont les caractéristiques de la paroi bactérienne gram - ?

Answer 28

Elle est moins épaisse et ne présente que 10 à 20 % de peptidoglycane.
Elle possède en outre une « membrane externe » composée :

• de phospholipides organisés en une bicouche lipidique
• de protéines soit de structure, soit transmembranaires (porines) qui servent de passages pour la diffusion des éléments hydrophiles de petite taille
• de lipopolysaccharides (LPS), qui jouent un rôle d’antigène (de type O), constituant le pouvoir pathogène toxinique des bacilles à Gram -

Question 29

Quelles sont les fonction de la paroi bactérienne ?

Answer 29

• elle confère à la bactérie sa forme et sa résistance
• elle est le support de certains antigènes de la bactérie
• elle contient les sites de fixation des bactériophages, virus pouvant parasiter les bactéries.

Question 30

Qu’est ce que la capsule bactérienne? Quelle en est la composition?

Answer 30

Certaines bactéries produisent des sécrétions qui s’accumulent autour de la paroi bactérienne et forment une couche
externe plus ou moins épaisse, appelée capsule.
La plupart des capsules sont de nature glucidique car composée de
polysaccharides (ex. : Pneumocoques, Clostridium Perfringens),

Mais leur composition est variable d’une espèce à l’autre voire même au sein d’une même espèce, en fonction le plus souvent de mutations génétiques adaptatives de souches « sauvages » par rapport à des souches cultivées.

Question 31

Quelle rôle assure la capsule?

Answer 31

• Elle constitue l’antigène, c’est-à-dire l’élément de reconnaissance, le plus superficiel de la bactérie.
• Elle permet chez certaines espèces d’augmenter la résistance à la phagocytose (pouvoir anti-opsonisant).
• constitue l’un des éléments du pouvoir pathogène des bactéries, car elle augmente les capacités d’adhérence.

La possession ou non d’une capsule confère par conséquent aux bactéries la capacité à produire des colonies d’aspect différent, en lien parfois avec le caractère pathogène : grasses et muqueuses (Klebsiella, certaines E. Coli), rondes, lisses, bombées et à bord régulier (Pneumocoques capsulés),
plates, rugueuses, ridées et à bord irrégulier (Pneumocoques non capsulés).

Question 32

Qu’est ce que les flagelles ?

Answer 32

Ce sont des organites flexibles dont la longueur peut aller jusqu’à 20 μm soit plusieurs fois la taille de la bactérie. Leur
constituant principal est une protéine appelée flagelline. Un corpuscule basal constitué de deux anneaux protéiques
s’insérant respectivement dans la membrane cellulaire et dans la paroi constituent leur point d’accroche à la cellule, le reste des flagelles étant constitués par des faisceaux de flagelline enroulées en hélice comme les fibres torsadées d’une corde.

Question 33

Quelles sont les classifications possibles en fonction du nombre et le la disposition des flagelles?

Answer 33

• monotriche : un flagelle à l’extrémité
• iophotriche : plusieurs aux extrémités
  (Pseudomonas)
• péritriche : de nombreux flagelles tout autour de la cellule (entérobactéries mobiles)

Question 34

Quel est le rôle de flagelles ?

Answer 34

• ils sont les éléments locomoteurs de la bactérie et permettent donc sa mobilité
• ils sont porteurs d’antigènes, notamment de type « H » chez les bacilles Gram –, constituant un élément important de classification, par exemple entre les différentes bactéries du type Salmonella

Question 35

Qu’est ce que les cils (ou pili)?

Answer 35

Ce sont des protéines filamenteuses extracellulaires, distinctes des flagelles, principalement présentes chez les
bactéries Gram –.

Question 36

Quels sont les deux types de pili? Et comment les différencier ?

Answer 36

• pili communs ou fimbriae : court (<1μm) rigides et nombreux (+200)
• pili sexuel : plus long (20μm), souple et moins nombreux (1-4 par bactérie)

Question 37

Quel est le rôle de pili communs?

Answer 37

• antigéniques
• porte des propriétés hémagglutinantes (l’agglutination des hématies étant utilisée comme un des tests de dépistage bactérien).
• rôle adhésion aux muqueuses d’organismes hôtes
  (ex : vibrion du choléra à la muqueuse intestinale)

Ce qui constitue un des éléments du pouvoir pathogène invasif des bactéries.

Question 38

Quel est le rôle de pili sexuels?

Answer 38

Leur nom est trompeur dans le sens où ils ne témoignent pas réellement d’une activité sexuelle des bactéries. Ils permettent en réalité le transfert d’ADN entre les bactéries, par échanges de plasmides : c’est la conjugaison.

La conjugaison joue un rôle majeur dans l’acquisition et la transmission de la résistance bactérienne aux antibiotiques.

Question 39

Qu’est ce que les plasmides ?

Answer 39

Ce sont de petites molécules d’ADN extra-chromosomique pouvant se trouver dans le cytoplasme bactérien et capables d’autoréplication. Leur présence témoigne d’une adaptation de la cellule bactérienne à un milieu défavorable et de la nécessité d’une transmission « horizontale » (cellules de la même génération) d’informations génétiques entre les bactéries d’une même souche.
Cette transmission intercellulaire s’effectue
le plus souvent par conjugaison via les pili « sexuels »

Question 40

Qu’est ce qu’un épisome?

Answer 40

Un plasmide qui peut intégrer le chromosome bactérien.
L’information qu’ils contiennent étant alors transmise comme tout autre caractère chromosomique.

Question 41

Quels sont les fonctions des plasmides?

Answer 41

• de résistance, face aux antibiotiques ou aux antiseptiques
• métaboliques: permettant l’utilisation inhabituelle d’éléments organiques du milieu extérieur
• plasmides de conjugaison, transmission horizontale
• plasmides de virulence, responsables de la transmission de caractères pathogènes comme chez les salmonelles, les shigelles ou certaines E. Coli.

Question 42

Quelle est l’utilisation faite des plasmides dans la recherche?

Answer 42

On les utilise en génie génétique pour induire la production de certaines molécules dans des cellules bactériennes en culture.

Question 43

Qu’est ce que le glycocalyx ?

Answer 43

C’est une couche de sécrétions bactériennes de surface, composée de polysaccharides, qui entoure la bactérie.

Question 44

Quel est le rôle du glycocalyx? Exemple

Answer 44

Il favorise l’adhésion aux surfaces potentielles.

Il peut être très abondant et étendu au point de rassembler les bactéries entre elles et former des colonies semblables à un film bactérien appelé « slime ».

Le glycocalyx produit par certaines souches de streptocoques est par exemple à l’origine de la formation de la plaque dentaire donc indirectement de l’apparition des caries.

Question 45

Qu’est qu’une spore? Quelle est sont rôle?

Answer 45

Elle traduit une adaptation physiologique de la cellule bactérienne face à des conditions de vie défavorables.
La spore constitue une forme de résistance bactérienne, qu’on ne retrouve quasiment que chez les bactéries Gram +, notamment celles des genres Bacillus et Clostridium.

L’objectif de la sporulation est donc d’assurer la survie de la bactérie en préservant l’information génétique de l’espèce, et donc d’adopter une forme dite dormante mais particulièrement résistante.

Question 46

De quoi est constitué l’ultrastructure des spores?

Answer 46

L’ultrastructure peut être observée à l’aide d’un microscope électronique:

De l’intérieur vers l’extérieur, on trouve :
- le protoplasme contenant l’appareil nucléaire (chromosome) et le cytoplasme très réduit et déshydraté
- la paroi sporale, élément important de résistance de la spore car elle lui confère son imperméabilité
- le cortex, formé de strates de peptidoglycanes d’une structure différente des formes végétatives
- les tuniques, formant une couche protéique résistante à la température et aux agents chimiques
- l’exosporium, fine couche superficielle de structure variable selon les espèces.

Question 47

Quelles sont les étapes de la sporulation ?

Answer 47

1. Réorganisation du chromosome bactérien en un filament axial
2. Séparation et condensation à une extrémité avec apparition d’une cloison asymétrique (septum)
3. Transformation du septum en paroi de la spore (englobement ou enkystement)
4. Apparition des enveloppes extérieures (pré-spore)
5. Libération de la spore avec lyse de la cellule « mère » (sporange).

Question 48

Définition d’un sporange ?

Answer 48

Un sporange est une structure qui produit et qui contient des spores.

Question 49

A quoi peuvent résister les spores?

Answer 49

• au vieillissement (plusieurs dizaines d’années)
• à la chaleur (plusieurs heures à 100 °C, quelques minutes à 120 °C, jusqu’à 10 minutes à 180 °C pour les spores
  de Clostridium botulinum!)
• au froid (congélation)
• aux agents physiques (dessiccation, rayons X, ultraviolets)
• à de nombreux agents chimiques (antibiotiques, antiseptiques).

Question 50

Qu’est ce que la germination ?

Answer 50

Lorsque les conditions de vie redeviennent favorables, la spore se réhydrate, reprend une activité métabolique et retrouve une forme végétative : c’est la germination. La phase de reprise métabolique s’accompagne d’une perte
majeure de la capacité de résistance de la bactérie, ce qui constitue une étape critique pour sa survie.

Question 51

Quels sont les moyens de lutter contre les bactéries sporulées?

Answer 51

• traitement thermique adapté (stérilisation) permettant leur destruction
• traitement chimique pour inhiber les processus de sporulation et/ou germination (acidification du milieu, addition de nitrates ou de nitrites, ajout de certains conservateurs…)
• traitement thermique séquentiel, c’est-à-dire un déclenchement de la sporulation par des conditions adaptées (température, humidité) puis destruction des formes végétatives apparues et moins résistantes par un réchauffement brutal.