Microbiologie
Les Enveloppes Bactériennes
Ensemble de structures qui délimite et protège l'extérieur des bactéries. Ces enveloppes peuvent donc
présenter des structures variées et ceci en fonction des milieux de vie.
Structure minimale: membrane cytoplasmique.
Seconde structure: paroi G(+) et G(-).
Troisième structure: couche externe, notamment capsule, couche protéique et exopolymère.
1. La membrane cytoplasmique
Organisation générale: la mosaïque fluide
La membrane apparaît comme un film lipidique dans lequel est enchâssé des protéines.
En MET, la membrane apparaît comme deux feuillets clairs encadrant un feuillet sombre.
Épaisseur de la membrane 7 à 8 nm.
Feuillet clair: tête hydrophiles des phospholipides
Feuillet sombre: queue hydrophobe.
Les glycophospholipides (GPL)
Glycérol + Groupement acides + Groupement phosphates.
Le substituant ajouté les différencies (ex: sérine, éthanolamine).
Chez les Procaryotes, les phospholipides majeurs sont les PhosphoGlycérol (PG), diPG et PE.
Les GPL sont des molécules amphiphiles avec un pôle hydrophile = groupement phosphate et
substituants, et un pôle hydrophobe = les acides gras.
Remarque: Chez les Archébactéries, la structure est différente: au lieu d'une liaison ester, se sont des
liaisons éther qui se forment ce qui donne une plus grande stabilité à la molécule, en plus il y a des
associations d'AG qui rendent la membrane plus cohérente.
Les autres composants membranaires
Chez les Procaryotes, il n'y a pas de stérol dans leur membrane car il leur est impossible de le
synthétiser.
Stérol = grosse molécule, structure plane qui rigidifie la membrane.
Ils n'ont pas de stérol, mais présentent des parois. Chez les Tenericutes (peau tendre = pas de paroi), il y a du stérol car il le prennent dans leur
environnement, cad la cellule hôte qu'ils parasitent. De la présence de stérol dans leur membrane, les
mycoplasmes vont êtres sensibles, comme les Eucaryotes aux polyènes.
Les protéines membranaires:
Protéines intrinsèques: forment des canaux à travers la membrane du transport passif.
Protéines extrinsèques: lipoprotéines car queue lipidique accrochées au N terminal qui
permet de rentrer dans la cellule. Ces protéines extrinsèques ont un rôle enzymatique qui vont, par
exemple; participer à l'élaboration de la paroi.
2. Les parois bactériennes
Le peptidoglycane
Structure
Il a bcp de noms diverses: Glucosaminopeptide. Le peptidoglycane peut-être aussi appelé Muréine,
Mucopeptide, Mucocomplexe.
Il forme un réseau macromoléculaire plus ou moins continu autour de la membrane. Il est constitué d'un
enchainement de NAG et NAM liés entre eux par des liaisons osidiques β-1-4. Chaque osamine
(fonction amine) possède également un oligopeptide attaché. La réticulation entre les chaines osidiques
est assurées par des ponts peptidiques entre les oligopeptides (ici pentaglycine entre 2 groupes de '
acides aminés).
La liaison osidique β-1-4 est caractéristique des polymères osidiques de structure car la majorité des
enzymes sont incapables de l'hydrolyser. La seule enzyme qui en est capable est le Lysozyme.
La structure générale du peptidoglycane, le squelette glucidique NAM-NAG, est strictement conservé
chez les Eubactéries, les variations ne sont que sur quelques peptides (excepté les Mollicutes qui n'ont
pas de paroi).
Les oligopeptides comprennent des AA de la séries L et D. La série D étant caractéristique des cellules
Procaryotes.
Les Archébactéries ne possèdent pas de petidoglycane mais possèdent du pseudo-peptidoglycane. Cad
il n'y a plus de succession de NAM-NAG mais d'autres sucres différents.
Synthèse:
cf documentRôle du Peptidoglycane
Lysozyme + suspension de bacilles G(+) en condition isotonique => obtention de cellules rondes ( =
protoplastes).
Le Lysozyme a agit sur le peptidoglycane en l'hydrolysant (destruction des liaisons osidiques) ce qui a
fait perdre la structure spécifique des bacilles G(+). Donc on en conclu que le peptidoglycane est
responsable de la forme de la bactérie.
Lysozyme + suspension de bacilles G(+) en condition hypotonique => obtention de l'éclatement des
cellules.
Le Lysozyme s'attaque à la paroi et le soluté du milieu externe rentre dans la bactérie pour faire équilibre
et, à force la bactérie explose. Donc le peptidoglycane fait une résistance contre la pression osmotique
grâce à une force mécanique appliquée à l'entrée de l'eau dans la bactérie.
La paroi des bactéries Gram(+)
Les acides téichoïques sont des polymères glycérolphosphates et ribidophosphates. Ils vont être
associés au peptidoglycane ou à la membrane cytoplasmique, on les appel alors « acides
lipotéïchoiques ». ils ont un rôle important au niveau antigénique (= favorisent la reconnaissance de la
réponse immunitaire) car ils traversent toute la paroi et sont exposés à la surface. Leur caractère
immunogène provient des sucres qui les composes.
Les acides téichoïques ont aussi un rôle dans la régulation des autolysines qui dégradent localement le
peptidoglycane pour permettre la croissance de la cellule.
La paroi des bactéries Gram(-)
Aspects général
En ME, la paroi des Gram(-) apparaît avec des couches multiples, ceci est du à la présence d'une membrane externe qui entoure la bactérie.
Étude du LipoPolySaccharide (LPS)
- Ses fonctions
La présence du noyau intérieur et du noyau extérieur détermine des bactéries du type « R » (rough = rugueux) alors que la présence en plus de l'Ag O détermine des bactéries de type S (smouth = lisses). L'Ag O est responsable de la spécificité Antigénique qui est utilisé en diagnostic pour l'identification des bactéries.
- Les protéines de la membrane externe
Protéines mineures: en plus faibles quantités et non-indispensables.
Protéines majeures:
La lipoprotéines de Braun: une partie enchâssée dans le membrane externe = partie lipidique, l'autre partie dans la membrane externe du peptidoglycane. Elle assure la cohésion de la paroi.
Porines: forment des canaux à travers la membrane externe, forment des canaux nonspécifiques pour des petites molécules hydrophiles. C'est à ce niveau qu'il y a un récepteur de « phage » chez E. coli. IRMP: Iron Regulated Membrane Protein = protéines qui ont pour mission de capter les « sidérophores » sécrétés par les bactéries pour prélever le fer des organismes vivants.
Protéines mineures: rôles de canaux de diffusion spécifiques, récepteurs aux phages.
Lam B (chez E. coli) assure le transport du maltose, à la présence du maltose. Lam B est induite car que la présence du maltose entraîne la synthèse de la protéine (le contraire est dit « constitutif », ce qui est le cas des protéines majeures).
Les autres types de parois
Cas particulier des Mycobactéries
Mycoplasme connu: Mycobacterium tuberculosis (à l'origine de la tuberculose). Il s'agit d'un Gram(+)
mais qui ne prend pas la coloration de Gram. Il faut la colorer à la coloration « Ziehl Neelsen »: fushine à
chaud, décoloration acide + alcool. Malgré cela, les bactéries gardent la couleur de la fushine; Elles sont
appelées « Bacilles Acido-Alcoolo-Résistante » (BAAR).
La présence « d'acides mycoliques » sur la paroi sont à l'origine de l'épaisseur sireuse plus glycolipides
phénoliques.
Pour la bactérie, cette paroi est très protectrice notamment vis-à-vis des Enzymes qui se trouvent dans
les lyzosymes.
Mycobacterium tuberculosis se développe au sein des macrophages.
Cas particulier des Mycoplasmes
Ils n'ont pas de paroi et donc possèdent du Stérol dans leur membrane, cela la rigidifie grâce à une structure plane du stérol. Ces bactéries se procurent le stérol au sein des cellules hôtes qu'elles parasitent.
3. Les enveloppes externes à la paroi
Il existe deux types différents selon la structure chimique: protéique ou polysaccharides.
Les couches S protéiques
Elles ne sont observées qu'en ME. Elles forment un rayonnage cristallin autour de la bactérie.
Constituées de protéines, ou glycoprotéines, on les retrouve dans bcp d'espèces mais c'est
caractéristiques des Archébactéries qui n'ont pas de paroi. Il s'agit d'un avantage sélectif à travers le
phénomène de protection contre l'attaque de microorganismes, contre la déshydratation, cela bloque
l'avancée de substances toxiques et intervient dans l'adhérence sur les surfaces.
Les polysaccharides de surface
Présents chez toutes les bactéries. Chez les Eucaryotes = Glycocalyx. Il s'agit d'une couche de
polysaccharides difficilement observable chez les bactéries car il s'agit d'une structure qui peut allée
jusqu'à 99% d'hydratation. Elle est constituée de polymères linéaires ou ramifiés d'unité saccharidiques,
qui vont s'étendre radialement autour et à partir de la paroi. Il n'y a pas de liaisons covalentes, la
cohérence est due aux liaisons électrostatiques. Des ions bivalents comme Mg2+ ou Ca2+ permettent la
liaison entre les polysaccharides.
Au sein de ces polysaccharides il en existe deux sortes:
– « capsule » quand bien organisé,
– « couche mucoïque » quand lâché.
Les capsules: facteur de virulence
On les visualise grâce à la coloration négative de l'encre de Chine. On ne colore pas la capsule mais on
la voit car tout le reste est coloré sauf la capsule.
La capsule est une structure facultative, pas obligatoire pour se développer. On l'observe plutôt quand la
souche viens d'un endroit directement naturel.
La capsule joue un rôle dans le pouvoir pathogène de la bactérie.
Exemple des Pneumocoques. Si capsule: les souris meurent septicémie en 24h, sinon la souris est ok
(pas d'invasion).
Grâce à la capsule, la bactérie peut envahir son hôte, donc la capsule est un facteur de virulence. Elle
empêche les défenses de l'organisme de se développer normalement en bloquant la phagocytose.
Elle provoque le chimiotactisme -> les macrophages sont repoussées.
La couche mucoïque et adhérence
Structure externe donc principale surface d'interaction avec le milieu environnemental. Phénomène non
spécifique d'adhérence au niveau de la surface inerte. Permet de cimenter les bactéries à leur support
grâce à des interaction ioniques (globalement négatifs).
Les couches formées peuvent être des gangues muqueuses, des biofilms,...
Biopolymères bactériens utilisés en industries
Principaux rôles: « agent stabilisant de texture » pour désépaissir les aliments, « agent de dispersion de particules » pour le maintient en suspension, formation de biofilm et pour la rétention d'eau des matériaux.