Fiche de révision : La cellule bactérienne

📋 Plan du Cours

1. Organisation générale de la bactérie
2. Cytoplasme et cytosquelette bactérien
3. Membrane cytoplasmique
4. Espace périplasmique et paroi
5. Synthèse et dégradation du peptidoglycane
6. Enveloppes des bactéries Gram
7. Capsules et structures d’adhérence
8. Flagelles et mobilité bactérienne
9. Sporulation et résistance
10. Toxines et immunisation

📖 1. Organisation générale de la bactérie

🔑 Notions clés & Définitions

• Bactérie : Cellule unique procaryote possédant des éléments constants et des éléments inconstants selon l’espèce.

★ À maîtriser

• Les éléments constants sont:
  • le cytoplasme
  • les ribosomes
  • les ARN
  • la paroi
  • la membrane cytoplasmique

Compléments

• Les éléments inconstants sont:
  • la capsule
  • la membrane externe
  • les flagelles
  • les pili
  • les spores
  • les inclusions

💡 Astuce mémo

Éléments constants pour vivre, éléments inconstants pour s’adapter

📖 2. Cytoplasme et cytosquelette bactérien

🔑 Notions clés & Définitions

• Cytoplasme : Gel colloïdal dont le pH est maintenu autour de 7,2, sans compartimentation ni organites.

★ À maîtriser

• Le cytoplasme contient: le nucléoïde sans membrane nucléaire, les ribosomes, des ions, des composés organiques, de l’ATP, des granulations, vacuoles gazeuses ou pigments

• Le cytoplasme assure:

  • la réplication
  • la transcription et la traduction couplées
  • le catabolisme
  • l’anabolisme
  • le stockage

Compléments

• La protéine FtsZ, apparentée à la tubuline, participe à la division bactérienne, tandis que MreB, apparentée à l’actine, contribue à la forme cellulaire et que la crescentine contribue à la forme et à l’allongement.

• Les vacuoles gazeuses favorisent la flottaison des bactéries aquatiques, les pigments assurent une coloration et les granulations constituent des réserves intracellulaires.

📖 3. Membrane cytoplasmique

★ À maîtriser

• La membrane cytoplasmique bactérienne est une bicouche contenant 30 à 40 % de lipides et 60 à 80 % de protéines.

📌 Les bactéries possèdent généralement des hopanoïdes stabilisateurs au lieu du cholestérol, sauf les mycoplasmes et les bactéries méthanotrophes qui peuvent posséder des stérols.

• La membrane cytoplasmique assure:
  • les transports
  • l’exportation
  • la respiration
  • l’ancrage de composants externes
  • l’ancrage des enzymes de synthèse de la paroi
  • la photosynthèse des cyanobactéries

📌 La pression osmotique interne bactérienne est de 5 à 20 atmosphères et une pression trop élevée peut provoquer l’éclatement de la membrane.

Compléments

• Les protéines transmembranaires assurent la structuration et le transport, les protéines périphériques participent notamment à la signalisation et les protéines ancrées sont orientées vers le cytosol.

💡 Astuce mémo

Pas de mitochondries → respiration sur la membrane

📖 4. Espace périplasmique et paroi

🔑 Notions clés & Définitions

• Espace périplasmique : Zone située entre la membrane cytoplasmique et la paroi, étroite chez les bactéries Gram positives et variable chez les Gram négatives.
• Peptidoglycane : Réseau bactérien rigide composé de NAG et de NAM, absent chez les mycoplasmes et chimiquement différent chez les archées.

★ À maîtriser

• La paroi: protège contre la pression osmotique, définit la forme, définit la taille, sert d’ancrage, distingue les Gram positives des Gram négatives, n’est pas directement colorée par le Gram

Compléments

• Chez les bactéries Gram négatives, l’espace périplasmique contient notamment des enzymes comme les β-lactamases qui peuvent dégrader des antibiotiques.

💡 Astuce mémo

Cytoplasme → membrane → périplasme → paroi

📖 5. Synthèse et dégradation du peptidoglycane

★ À maîtriser

• 🔄 La synthèse du peptidoglycane suit trois étapes:

  1. synthèse du NAG-NAM dans le cytoplasme
  2. transport à travers la membrane cytoplasmique
  3. élongation et réticulation dans l’espace périplasmique

• Les transglycosylases allongent les chaînes, les transpeptidases réticulent le peptidoglycane et les carboxypeptidases contrôlent la réticulation en retirant le D-alanine terminal.

• Le lysozyme hydrolyse la liaison osidique β1-4 entre le NAM et le NAG, ce qui fragilise la paroi et peut entraîner une lyse bactérienne.

Compléments

• Le lysozyme produit un sphéroplaste à partir d’une bactérie Gram négative et un protoplaste à partir d’une bactérie Gram positive.

💡 Astuce mémo

Synthèse cytoplasmique → transport membranaire → réticulation périplasmique

📖 6. Enveloppes des bactéries Gram

🔑 Notions clés & Définitions

• Lipopolysaccharide : Molécule de la membrane externe des bactéries Gram négatives composée du lipide A, du core polysaccharidique et de l’antigène O.

★ À maîtriser

📌 Une bactérie Gram positive possède un peptidoglycane épais et n’a pas de membrane externe, tandis qu’une bactérie Gram négative possède un peptidoglycane mince et une membrane externe.

• Le peptidoglycane des bactéries Gram positives mesure environ 20 à 80 nm, tandis que celui des bactéries Gram négatives mesure environ 2 à 7 nm.

• Le lipide A du lipopolysaccharide est la portion toxique responsable notamment de fièvre, inflammation, hémorragie et choc septique.

Compléments

• Les acides téichoïques des bactéries Gram positives sont des polymères de glycérol ou de ribitol reliés par des phosphates et associés au peptidoglycane ou à la membrane cytoplasmique.

💡 Astuce mémo

Gram positif : paroi épaisse ; Gram négatif : paroi mince et membrane externe

📖 7. Capsules et structures d’adhérence

🔑 Notions clés & Définitions

• Capsule : Enveloppe facultative, souvent polysaccharidique, qui entoure la bactérie et apparaît comme un espace non coloré lors d’une coloration.

★ À maîtriser

• La capsule protège contre la phagocytose, la dessiccation et certains antibiotiques, favorise l’adhérence et peut augmenter la virulence.

• Les pili sexuels permettent l’adhésion entre bactéries et l’échange de gènes, et certains bactériophages peuvent s’y fixer.

Compléments

• Des bactéries capsulées comprennent:

  • Streptococcus pyogenes
  • Streptococcus pneumoniae
  • Streptococcus salivarius
  • Streptococcus sanguis
  • Neisseria meningitidis
  • Escherichia coli K1
  • Klebsiella pneumoniae
  • Haemophilus
  • Bacillus

• Les fimbriae sont de courts appendices protéiques portant une adhésine, généralement plus nombreux chez les Gram négatives, avec environ 100 à 1000 fimbriae par bactérie.

💡 Astuce mémo

Une capsule comme un halo incolore autour de la bactérie

📖 8. Flagelles et mobilité bactérienne

🔑 Notions clés & Définitions

• Flagelle : Appendice locomoteur creux et rigide composé d’un corps basal, d’un crochet et d’un filament.
• Taxie : Une taxie est une attraction ou une répulsion orientée par un agent physique ou chimique, comme la lumière, l’oxygène, l’osmolarité ou une molécule chimique.

★ À maîtriser

📌 Une ciliature péritriche porte des flagelles tout autour de la bactérie, une ciliature monotriche un flagelle à un pôle, une ciliature lophotriche plusieurs flagelles à un pôle et une ciliature amphitriche des flagelles aux deux pôles.

📌 Une bactérie mobile se déplace activement, tandis qu’une bactérie immobile peut seulement présenter un mouvement brownien ou liquidien sans déplacement propre.

• Les modes de mobilité comprennent:
  • la nage
  • l’essaimage
  • le glissement
  • les endoflagelles périplasmiques

Compléments

• Le filament flagellaire mesure environ 10 à 25 nm de diamètre et 5 à 10 µm de longueur, et sa rotation utilise une source d’énergie protonique.

• Pendant la nage, les flagelles tournent jusqu’à environ 200 tours par seconde et la bactérie peut parcourir jusqu’à 60 fois sa longueur.

💡 Astuce mémo

Nage, essaimage, glissement

📖 9. Sporulation et résistance

🔑 Notions clés & Définitions

• Sporulation : Formation d’une endospore de survie par certaines bactéries, principalement des bacilles Gram positifs des genres Bacillus et Clostridium, lorsque les conditions deviennent défavorables.

★ À maîtriser

• 🔄 La sporulation suit plusieurs stades: chromosome axial, septum de sporulation, pré-spore, formation du cortex et de l’acide dipicolinique, endospore mature, exospore

• Les spores contiennent très peu d’eau, de l’ADN stabilisé par des protéines et de l’acide dipicolinique, et elles n’ont pas d’activité métabolique ni de mouvement.

📌 Les spores résistent à la chaleur, aux agents chimiques et aux rayons gamma, et leur destruction nécessite une température supérieure à 150 °C.

📌 La pasteurisation chauffe rapidement un liquide à environ 90 °C pendant un temps court puis le refroidit, tandis que la tyndallisation chauffe plusieurs fois entre 70 et 100 °C avec des repos permettant la germination des spores. — John Tyndall, 1876

Compléments

• Environ 20 genres bactériens peuvent sporuler, mais la sporulation décrite n’est pas connue chez les archées.

💡 Astuce mémo

Conditions défavorables → sporulation → spore résistante → germination

📖 10. Toxines et immunisation

🔑 Notions clés & Définitions

• Endotoxine : Toxine retenue dans la bactérie, typiquement le lipide A du LPS des Gram négatives, libérée surtout lors de la lyse et provoquant notamment fièvre et choc septique.
• Exotoxine : Protéine sécrétée par une bactérie au cours de sa multiplication, diffusible, thermolabile et capable de provoquer une maladie spécifique à très faible dose.

★ À maîtriser

📌 Une anatoxine est une exotoxine détoxifiée qui conserve son pouvoir immunogène, tandis qu’une antitoxine est un anticorps neutralisant dirigé contre la toxine.

📌 La sérothérapie confère une immunisation passive et transitoire par injection d’antitoxines, tandis que la vaccination confère une immunisation active en utilisant une anatoxine pour induire une mémoire immunitaire.

Compléments

• La toxine diphtérique a été découverte en 1888 par Roux et Yersin, qui ont contribué aux travaux fondateurs sur les exotoxines.

💡 Astuce mémo

Endotoxine retenue dans la cellule, exotoxine sécrétée à l’extérieur

📊 Tableaux de synthèse

Comparaison des enveloppes Gram