Microbiologie
Mobilité et Adhésion
Dans leur environnement les bactéries sont soit mobiles et en suspension dans un milieu liquide, soit
immobiles et adhérentes.
Il existe deux types de mobilité: mouvement passif (mouvement liquide, mouvement Browniens) et le
mouvement actif lié à une activité de la bactérie.
Le seul mouvement des bactéries qui nous intéresse est la « nage » des bactéries, mais aussi le
« glissement » et les « convulsions ».
1. Flagelle et mobilité
Organisation des flagelles – Type de mobilité
Ce sont principalement les bacilles qui possèdent une mobilité.
Observation des flagelles: En Microscopie Électronique (M.E.) elle sont invisibles sur les cellules vivantes,
on ne peut constater le résultat de leur existence par coloration. On utilise une coloration qui permet de
les foncer: coloration de Leifson avec de la Fushine basique, on voit les flagelles en rouge. Ou bien
coloration de Rhodes avec du Nitrate d'Argent, donc dépôt argentiques sur les flagelles et les bactéries
sont sombres.
Architecture moléculaire
La M.E. Permet de détailler la forme, le mode d'inversion et la dimension.
Forme: fins filaments avec forme ondulée régulière.
Dimension: environ 10 à 20 nm de diamètre.
Inversion de la membrane grâce au moteur basale qui permet de rentrer dans la membrane.
Rotation des flagelles: 600 à 3 000 tours par min.
Le système de rotation dans les deux sens est unique aux bactéries.
Régulation de l'expression des flagelles
Les gènes du flagelles sont des gènes de structure cad ils vont coder pour les éléments structurant le flagelle.
Ces gènes sont organisés en opérons (ensemble de gènes qui sont exprimés en même temps selon une
régulation particulière) donc leur expression est régulée.
Ex: pour E. coli, l'opéron est activé si la concentration en AMPc augmente dans la cellule. Lorsque la
concentration en Glucose augmente dans le cellule, l'AMPc diminue, ce qui inhibe l'expression des
flagelle. En effet si il y a bcp de glucose la bactérie n'a pas besoin de se déplacer pour se nourrir.
Variation de phase dans les flagelles de Salmonella:
Les flagelles sont des structures protéiques externes donc elles possèdent des propriétés antigénique:
porteur de l'Ag H. Cet Ag interviens dans le sérotype des Salmonelles qui vont pouvoir exprimer
alternativement deux types d'Ag H différents. Ceci est du à un phénomène appelé « l'inversion de
phase ». (--> Test de Sven Gard).
2. La Chimiotaxie
La nage aléatoire et la nage orientée
Les bactéries ont une nage aléatoire ce qui ne permet pas vraiment une orientation efficace de la
bactérie; elle n'avance pas bcp. Les bactéries vont êtres sensibles aux gradients chimiques (variations de
certains composés) --> la bactérie se dirige en remontant le gradient appelé « chimiotactisme (+) » ou la
bactérie se dirige en descendant le gradient; c'est le « chimiotactisme (-) ».
La bactérie est capable de moduler la fréquence de ses changement de directions. Cad que quand elle
se déplace vers des substances attractives, elle va changer moins vite de direction (sauf si elle se
retrouve à contre sens!).
Il est possible de mesurer ce phénomène de chimiotactisme: On mesure la population bactérienne dans le capillaire en plusieurs temps.
Les mécanismes moléculaires de la chimiotaxie
Chimiotaxie: orientation de la nage en fonction du gradient de concentration. Il y a donc au niveau de la
bactérie des chimiorécepteurs qui sont des molécules (jusqu'à 8 000 par cellules). Une partie sera au
niveau de la face externe de la membrane périplasmique, et une autre partie interne. Ces molécules sont
aussi appelées MCP « Methyl accepting Chemotaxis Protein ». Lorsque les chimiorécepteurs
reconnaissent les chimioeffecteurs, les récepteurs sont méthylés.
Un chimiorécepterus est spécifique d'une ou deux molécules, il n'est pas interchangeable.
Transduction du signal: En situation normale les protéines Fli, qui activent l'inversion du sens de rotation
des flagelles, sont stimulées par des molécules phosphorilées. Lorsque la concentration en
chimioattracteurs augmentent, les chimioattracteurs se lient à leurs récepteurs qui est alors méthylé.
Cette méthylation inhibe la cascade de phosphorilation habituelle et empêche ainsi l'activation de Fli. La
bactérie ne change donc pas le sens de sa nage.
Remarque: il existe un système qui permet de déméthyler le récepteur pour revenir à la situation initiale.
Les conséquences du comportement chimiotactique
Dans l'environnement donné, toutes les bactéries ne vont pas se comporter de la même manière. La
majorité des bactéries ont une répulsion vis-à-vis de l'H2S. Or par exemple, pour Chromatium, il y a
attraction.
Le chimiotactisme à un rôle dans le pouvoir invasif des bactéries. Les bactéries sont capablent de
remonter le gradient de concentration des hôtes pour se fixer sur les muqueuses d'abord, puis d'envahir
la cellule.
Le phénomène de chimiotactisme est important dans le phénomène de Dispersion. Cad que quand les
bactéries sont en situation de carence, elles ont une mobilité importante qui va leur permettre d'observer
leur environnement à la recherche de nutriments.
3. L'adhésion des bactéries
Adhérence / Adhésion
Le phénomène d'adhérence est un phénomène non spécifique. C'est l'interaction d'une bactérie avec un
support grâce à des interactions ioniques. La surface de la bactérie est globalement chargée
négativement, elle interagit donc avec une surface plutôt.
L'adhésion est un phénomène spécifique. Il y a d'un côté des membranes bactériennes qui vont
reconnaître des motifs déterminés sur le support (système de reconnaissance). Les molécules de la
bactéries qui « reconnaissent » sont appelées « adhésines ». Ces adhésines vont être soit portées sur
des structures filamenteuses ( = les fimbriae), soit directement sur la surface de la bactérie, elles
s'appellent alors des « amorphines ».
Les adhésines reconnaissent donc le récepteur de nature soit glucidique soit protéique.
Les « lectines » = protéines qui se lient à une molécules du type Glucidique.
Morphologie / Classification des fimbriae
On ne peut voir les fimbriae qu'en M.E.. Il s'agit de structures filiformes qui entourent les bactéries. Elles
sont différentes des flagelles car elles sont plus fines et plus nombreuses (100 à 1 000 par cellules).
Il existe deux types de fimbriae:
– bâtonnets rigides diamètre de 7 nm,
– fibres flexibles: diamètre de 2 à 3 nm.
On retrouve ces structures chez les Gram(-), moins souvent chez les Gram(+).
Ces strucutre ont été étudier chez E. coli, tentative de classification d'après leur propriétés hémagglutinantes.
– fimbriae qui n'hémagglutine pas
– fimbiae qui hémagglutine
Aujourd'hui on les classe notamment sur des bases antigénique, donc à partir de reconnaissance d'Ac.
Ceci est appelé CFA 1, 2, 3, ... (colonisation Factor Antigen).
Biogenèse d'un fimbriae le « pilus Pap » d'E. Col i
P.P. est retrouvé notamment sur les souches uro-pathogènes. P.P. reconnaît à la surface des cellules un
sucre: Gal α1-4 Gal (au niveau des couches polysaccharidiques).
Le P.P. est constitué de trois protéines différentes: piline A majoritairement, qui compose « le corps » du
pilus, pilines E et F qui font l'extrémité et la piline G qui est l'adhésine (= lectine). Sa croissance de fait par
la base est fait intervenir une protéine PAP D (=protéine chaperonne) qui prend en charge les différents
pilines dans le périplasme, assurent leur repliement et les conduit sur les lieux de l'élongation du Pilus.
Autres formes d'adhésines
En dehors des fimbriae, les adhésines peuvent appartenir à n'importe quelle enveloppe de la cellule.
Les adhésines sont principalement des protéines, mais peuvent aussi être des polysaccharides et aussi
des acides teïchoiques de paroi.
Les molécules reconnues par les adhésines sont le plus souvent des sucres ou des protéines
(fibonectine, collagène, intégrine = protéines de la matrice extracellulaire = milieu qui soutient les cellules
dans le milieu conjonctif).
Conséquences des phénomènes d'adhésion
Le phénomène d'adhésion permet aux bactéries de coloniser un tissus puis un organisme. Cela permet aussi de détourner les fonctions de destruction des cellules phagocytaires.