TRADUCTION DE: MICROBIOLOGY 101 INTERNET TEXT

Version originale: 18-11-96, traduite le 14-01-97

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TABLE DES MATIÈRES

• Les bases de la Morphologie bactérienne
• Composantes de la cellule bactérienne
• Cytoplasme
• Granules
• Plasmides
• Ribosomes
• Génome
• Membrane plasmique
• Paroi cellulaire
• Membrane externe
• Peptidoglycane
• Pilus
• Pilus sexuel
• Capsule
• Spores

Figure 3. Image composite montrant les principales structures bactériennes. Aucune bactérie ne contient toutes ces structures, mais la plupart en contiennent une majorité.

Une bactérie typique est composée des structures suivantes. Vous devrez connaître la fonction de chacunes d'entre elles:

• Le CYTOPLASME constitue tout ce qui se trouve à l'intérieur de la membrane plasmique. Il a une consistance gélatineuse, mais n'empêche pas le mouvement des molécules. On retrouve dans le cytoplasme:

• Des protéines, pour la plupart des enzymes. E. Coli par exemple contient en général approximativement 1,000 enzymes differents. Chaque enzyme peut être présent en quelques exemplaires seulement ou en milliers de copies. Les protéines ont des poids moléculaires variant de 8,000 à >1,000,000, avec une valeur moyenne de ~ 40,000.
• Des RIBOSOMES, composés d'ARN et de protéines, sont des petites USINES À PROTÉINES. On peut compter des milliers de ribosomes dans une seule cellule en phase de croissance.
• Plusieurs CORPS D'INCLUSION peuvent être présents dépendemment de la physiologie et de l'environnement cellulaire. Il peut s'agir de granules de GLYCOGÈNE, de PHB, de SOUFRE ou de POLYPHOSPHATE, qui vont servir de réserve d'énergie. Dans leur environnement naturel, les bactéries doivent souvent survivre dans des milieux pauvres et hostiles. L'accumulation de réserves lorsque les ressources externes le permettent, est alors un mécanisme vital.
• Des PLASMIDES, de petites séquences circulaires d'ADN, qui peuvent servir à maintenir des GÈNES ACCESSOIRES utiles dans des situations spéciales. Ils ne sont généralement pas essentiels à la survie bactérienne dans des conditions normales. Il peut y avoir plusieurs plasmides différents par cellule et chaque plasmide peut compter de une à plusieurs centaines de copies.
• Un GÉNOME CIRCULAIRE, composé d'ADN, qu'on appelle aussi un CHROMOSOME. Ce chromosome contient l'information génétique nécessaire à la survie et la reproduction cellulaire. Il peut être vu comme le MANUEL D'INSTRUCTION pour la construction d'une cellule.
• Chaque cellule contient des ÉLÉMENTS NUTRITIFS provenant de l'extérieur ou synthétisé dans le cytoplasme, des INTERMÉDIAIRES CHIMIQUES nécessaires pour le métabolisme cellulaire et la fabrication de nouvelles structures et des DÉCHETS issus des réactions métaboliques, en voie d'être excrétés. Par exemple, l'éthanol, et les acides lactique et acétique sont des déchets cellulaires.
• La MEMBRANE PLASMIQUE (MP) est une structure essentielle à la cellule, agissant comme une BARRIÈRE SÉLECTIVE séparant une machinerie cellulaire extrêmement organisée du chaos extérieur. La MP est composée d'une DOUBLE COUCHE LIPIDIQUE dans laquelle sont enchâssées des protéines contrôlant les flux d'entrée et de sortie de la cellule. La MP est fluide (comme une bulle de savon) et en général très fragile et peut se rompre facilement en l'absence de PAROI CELLULAIRE. La portion interne de la membrane plasmique est composée de lipides, ou gras, qui la rendent imperméable aux molécules solubles dans l'eau, alors que l'eau elle-même peut se déplacer librement à travers elle. Cette portion interne de la MP est dite HYDROPHOBE, car composée essentiellement de chaînes moléculaires non-polaires. Parce qu'il s'agit d'une double couche, les chaînes lipidiques se font face alors que des groupements phosphate, aux extrémités de ces chaînes, se positionnent vers l'extérieur de la MP. Ces groupements phosphate sont HYDROPHILES et s'associent spontanément aux molécules d'eau et autres molécules polaires. Plusieurs des protéines enchâssées dans la double couche lipidique sont des molécules de TRANSPORT qui se LIENT à des molécules spécifiques et les font traverser la membrane dans l'un des deux sens, dépendant des besoins cellulaires. Ces protéines permettent aux cellules de vivre dans des milieux très dilués, en agissant comme de véritables éponges, allant chercher en quantité suffisante les éléments nutritifs rares contenus dans l'environnement extérieur. Comment cela est-il possible?

Figure 4. Double couche lipidique. Les disques rouges représentent les groupements phosphate, et les lignes brisées les chaînes lipidiques. Cet arrangement est typique des membranes biologiques. La portion centrale est hydrophobe alors que les extrémités sont hydrophiles.

Figure 5. Représentation de la membrane plasmique, montrant l'arrangement complexe des protéines, des glucides et des lipides. Les protéines semblent "flotter" dans une mer de lipides. Certaines protéines traversent la membrane, alors que d'autres y sont rattachées par seulement l'un ou l'autre des cotés. D'autres protéines sont complètement enfouies dans la MP. L'eau peut passer librement à travers la MP, mais la plupart des autres molécules n'ont pas cette capacité. Une caractéristique importante de la MP est que les PROTONS (H+) ne peuvent la traverser.

• La PAROI CELLULAIRE est l'ensemble de la structure qui définit la frontière du cytoplasme. Elle inclut la MP et une ou deux couches dans la plupart des procaryotes. Pour une présentation plus détaillée sur la composition de la paroi cellulaire,cliquez ici.
• Chez les cellules GRAM NEGATIVES la paroi cellulaire est constituée de trois couches. La MP, une mince couche rigide de polysaccharides ramifié et une seconde double couche lipidique appelée la MEMBRANE EXTERNE (ME). La couche rigide est constituée de PEPTIDOGLYCANE et donne sa FORME à la cellule. La ME fonctionne aussi comme une MEMBRANE SÉLECTIVE mais est beaucoup moins spécifique que la MP. Chez les Gram négatives, la surface externe de la ME est composée de molécules appelées lypopolysaccharides (LPS) qui sont souvent TRÈS TOXIQUES pour l'humain. La mort subséquente à une infection par des G- est souvent le résultat d'un empoisonnement aux LPS.
• Les cellules Gram positives ont seulement deux couches, la MP et une COUCHE ÉPAISSE de peptidoglycane à l'extérieur.

Figure 6. Comparaison des enveloppes de bactéries Gram négatives (haut) et Gram positives (bas). Les différences importantes sont l'épaisseur de la couche rigide de peptidoglycane et la présence d'une membrane externe chez les G-. Les G- ont une couche de peptidoglycane très mince, de quelques molécules de large, alors qu'elle est très épaisse chez les G+.

• Plusieurs structures protéiques en forme de bâtonnet situées dans la paroi cellulaire:
• Les PILI, sont des TIGES PROTÉIQUES CREUSES, relativement courtes, impliquées dans l'adhésion cellulaire à des surfaces solides. De ce fait, les pili sont très utiles aux pathogènes. En perdant sa capacité à produire des pili, un pathogène perdra souvent sa pathogénicité. On compte en général des centaines de pili par cellules.

Figure 6. Ces structures protéiques semblables à des cheveux à la surface de la cellule sont des pili. On en compte des centaines par cellule. Dans la plupart des cas, l'extrémité de la tige rigide est munie d'une protéine d'adhésion spéciale. Ces pili sont souvent importants pour l'adhésion cellulaire sur des surfaces, telles que les dents.

• Les PILI SEXUELS sont des structures protéiques creuses plus longues que les pili ordinaires. Ils se retrouvent généralement sur les bactéries G-. Ils sont impliqués dans le TRANSFERT DE MATÉRIEL GÉNÉTIQUE d'une cellule à l'autre. L'ADN qui est alors transmis peut aussi bien être plasmidique que chromosomal. Les cellules contenant le gène pour produire le pilus sexuel sont appelées MALE ou F+. Habituellement, ces gènes sont portés par un plasmide sexuel qui contient aussi des gènes responsables du transfert des plasmides. Ce processus de transfert d'ADN est appelé CONJUGAISON.
• Les FLAGELLES sont de longues tiges protéiques rigides qui sont responsables du mouvement de plusieurs espèces de bactéries mobiles. À la base de chaque flagelle est situé un MOTEUR propulsé par un écoulement de PROTONS de l'extérieur vers l'intérieur de la cellule; un peu comme une turbine dans un barrage, actionnée par l'écoulement de l'eau. Le nombre et la position des flagelles sur une cellule font partie de ses caractéristiques génétiques et sont utilisés, entre autres choses, pour décrire une espèce.

Figure 7. Flagelles bactériens. Les espèces bactériennes mobiles ont en général un nombre et une disposition de flagelles propres qui peut servir à leur identification.

• La structure externe la plus éloignée de la cellule est la CAPSULE et la COUCHE MUCOÏDE. Ces couches sont en général composées de polysaccharides qui sont excrétés par la cellule sous certaines conditions. La capsule est une couche bien organisée qui ne peut être facilement enlevée, alors que la couche mucoïde est une couche de substance visqueuse et diffuse, non organisée, dont la limite est mal définie, que l'on peut facilement enlever. Bien que la production d'une capsule soit une caractéristique génétique, elle est fortement influencée par l'environnement nutritif. Par exemple, dans un milieu pauvre, une bactérie pourra ne produire aucune capsule ou couche mucoïde, alors qu'en présence d'une forte concentration en sucres, la capsule pourra être ÉNORME. La capsule joue plusieurs rôles:
• Protéger la cellule de la déshydratation.
• Servir de réserve d'éléments nutritifs
• Aider la cellule à s'attacher à des surfaces.
• Protéger la cellule de la destruction par des globules blancs.
• Intoxiquer ou inhiber le système de défense d'un hôte et ainsi contribuer à la pathogénicité.

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