Fiche de révision : Microbiologie générale

📋 Plan du Cours

1. Fondements et histoire de la microbiologie
2. Les trois domaines du vivant
3. Classification du monde vivant
4. Croissance et mesure microbiennes
5. Métabolisme énergétique microbien
6. Nutrition microbienne
7. Facteurs physiques de croissance
8. Morphologie et structure bactériennes
9. Identification et classification bactériennes

📖 1. Fondements et histoire de la microbiologie

🔑 Notions clés & Définitions

• Microbiologie : Étude des organismes trop petits pour être vus à l'œil nu, au moyen notamment de la microscopie et de la mise en culture.

★ À maîtriser

• En 1861, Pasteur réfute la génération spontanée grâce aux flacons à col de cygne.

• Koch établit quatre postulats pour montrer qu'un agent est responsable d'une maladie.

Compléments

• En 1928, Fleming découvre la pénicilline.

💡 Astuce mémo

Observer → réfuter → identifier → traiter → séquencer

📖 2. Les trois domaines du vivant

🔑 Notions clés & Définitions

• Virus : Parasites intracellulaires obligatoires de 10 à 450 nm contenant un seul type d'acide nucléique, ADN ou ARN, et de 3 à 200 gènes.

★ À maîtriser

📌 Bacteria et Archaea sont des organismes sans noyau possédant des ribosomes 70S, tandis qu'Eucarya possède un noyau et des ribosomes 80S.

• Les Bacteria ont une paroi de peptidoglycane, les Archaea ont une paroi variable sans peptidoglycane et les Eucarya ont une paroi de pectocellulose ou de chitine.

Compléments

• Les Bacteria et les Archaea mesurent généralement 0,2 à 15 µm, tandis que les Eucarya mesurent 10 à 100 µm.

💡 Astuce mémo

Bacteria, Archaea et Eucarya se distinguent par noyau, paroi et ribosomes

📖 3. Classification du monde vivant

★ À maîtriser

• La hiérarchie taxonomique est:
  • Domaine
  • Règne
  • Phylum
  • Classe
  • Ordre
  • Famille
  • Genre
  • Espèce

📌 La classification naturelle repose sur le phénotype, tandis que la classification phylogénétique repose sur le génotype et l'ancêtre commun.

Compléments

📌 Dans la nomenclature binominale, le genre s'écrit en italique avec une majuscule et l'espèce en italique avec une minuscule, comme Escherichia coli ou E. coli.

• Les principaux outils d'identification sont: les galeries biochimiques comme API20E, les clés dichotomiques, la taxonomie numérique fondée sur des matrices de caractères

💡 Astuce mémo

Domaine → règne → phylum → classe → ordre → famille → genre → espèce

📖 4. Croissance et mesure microbiennes

🔑 Notions clés & Définitions

• Croissance microbienne : Augmentation du nombre de cellules ou de leur taille.

★ À maîtriser

• Le temps de génération est le temps nécessaire pour qu'une population microbienne double.

📐 Formule — Pendant la phase exponentielle, le nombre de cellules vérifie $N_T=N_0\times2^n$.

• 🔄 Les phases successives de croissance sont:
  1. latence
  2. accélération
  3. exponentielle
  4. ralentissement
  5. stationnaire
  6. déclin

Compléments

📌 La numération au microscope et le comptage des colonies sont des méthodes directes, tandis que la biomasse, le dosage chimique et la densité optique sont des méthodes indirectes.

• Pour une mesure précise par comptage de colonies, il faut compter entre 10 et 200 colonies.

💡 Astuce mémo

Latence → accélération → exponentielle → ralentissement → stationnaire → déclin

📖 5. Métabolisme énergétique microbien

🔑 Notions clés & Définitions

• Fermentation : Dégradation incomplète du glucose produisant peu d'énergie et réoxydant les coenzymes réduits grâce à un composé organique endogène accepteur d'électrons.
• Respiration : Dégradation complète du glucose en dioxyde de carbone et en eau grâce à un accepteur final d'électrons, avec une production importante d'ATP.

★ À maîtriser

📌 Les phototrophes utilisent la lumière comme source d'énergie, tandis que les chimiotrophes utilisent l'oxydation de composés chimiques.

Compléments

• Les principales fermentations sont: la fermentation acide mixte des entérobactéries, la fermentation éthanolique des levures et moisissures, la fermentation lactique des lactobacilles

• Les microorganismes vis-à-vis de l'oxygène peuvent être aérobies stricts, aéro-anaérobies facultatifs, microaérophiles, anaérobies aérotolérants ou anaérobies stricts.

💡 Astuce mémo

Fermentation sans accepteur externe et respiration avec accepteur final

📖 6. Nutrition microbienne

★ À maîtriser

📌 Les autotrophes utilisent le CO₂ comme source de carbone, tandis que les hétérotrophes utilisent des composés organiques.

• La fixation de l'azote atmosphérique N₂ est réalisée notamment par Rhizobium en symbiose, Azotobacter et Clostridium.

Compléments

• Les microorganismes peuvent utiliser les nitrites, les nitrates et l'ammoniac comme sources d'azote.

• Le soufre entre dans la composition des acides aminés, le phosphore dans celle des acides nucléiques et de l'ATP, et les cations et oligoéléments sont également nécessaires.

💡 Astuce mémo

Autotrophe = CO₂ ; hétérotrophe = carbone organique

📖 7. Facteurs physiques de croissance

★ À maîtriser

• Les microorganismes sont classés selon leur température optimale en psychrophiles, psychrotrophes, mésophiles, thermotrophes et thermophiles, ces derniers se développant entre 45 et 65 °C.

• Les neutrophiles préfèrent un pH de 7 à 7,5, les acidophiles un pH acide et les basophiles un pH basique.

📌 Les bactéries halophiles ont besoin de sel, tandis que les bactéries halotolérantes supportent le sel sans en dépendre.

Compléments

• Les souches microbiennes sont conservées par congélation à -80 °C ou -196 °C avec cryoprotecteur, ou par lyophilisation.

📖 8. Morphologie et structure bactériennes

🔑 Notions clés & Définitions

• Peptidoglycane : Composé de GlcNAc et de MurNAc qui confère sa structure à la paroi bactérienne et constitue la cible des β-lactamines, lesquelles inhibent la transpeptidation.

★ À maîtriser

• Les bactéries présentent principalement des formes de coques, de bacilles ou des formes spiralées.

📌 Les bactéries Gram positives ont une paroi épaisse riche en peptidoglycane et se colorent en violet, tandis que les Gram négatives ont un peptidoglycane mince, une membrane externe contenant du LPS et se colorent en rose.

• La membrane cytoplasmique est le siège de la respiration et assure le transport passif ou actif grâce à des perméases.

• Les plasmides sont des ADN extrachromosomiques non indispensables portant notamment une résistance aux antibiotiques dans 90 % des cas, ainsi que des caractères de résistance aux métaux lourds, de virulence, de métabolisme ou de conjugaison.

Compléments

• Les capsules et glycocalyces protègent de la phagocytose et de la dessiccation et permettent la formation de biofilms, tandis que les spores assurent une résistance et une dormance.

💡 Astuce mémo

Gram+ violette et épaisse ; Gram− rose et membranaire

📖 9. Identification et classification bactériennes

★ À maîtriser

• Les caractères morphologiques et structuraux comprennent:

  • la forme
  • la taille
  • l'aspect des colonies
  • la coloration de Gram
  • les cils ou flagelles
  • les spores

• Les caractères physiologiques et biochimiques comprennent:

  • le type trophique
  • les sources de carbone, d'azote et d'énergie
  • les produits de fermentation
  • le type respiratoire
  • le pH et la température optimaux
  • la résistance aux antibiotiques

• Les critères génétiques comprennent:

  • le pourcentage de G+C de l'ADN
  • l'hybridation ADN
  • le séquençage de l'ARNr 16-18S
  • la PCR
  • les pulsotypes
  • les ribotypes
  • la génomique comparative

Compléments

📌 La classification phylogénétique utilise notamment l'ancêtre commun et l'opéron rrn codant l'ARN ribosomique, mais les transferts génétiques horizontaux compliquent la classification des procaryotes.

💡 Astuce mémo

Observer → tester le métabolisme → comparer les génomes

📊 Tableaux de synthèse

Comparaison des trois domaines

Comparaison des métabolismes énergétiques