Microbiologie

La microbiologie couvre peut-être les plus petites formes de vie de la planète, mais l'impact des microbes sur la vie humaine et non humaine n'est pas mince. Pourquoi la microbiologie est-elle si essentielle ? La microbiologie est importante parce que les microbes sont des acteurs clés dans de nombreux processus biochimiques qui sous-tendent la vie sur terre.

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    Qu'est-ce que la microbiologie ?

    Lamicrobiologie est la branche de la biologie qui traite des micro-organismes. Les micro-organismes, ou microbes, sont des créatures vivantes trop petites pour être visibles à l'œil nu.

    Les microbes constituent un groupe d'organismes incroyablement diversifié. Sans aide, nos yeux ne peuvent voir que jusqu'à 100 micromètres (µm), mais la plupart des micro-organismes sont beaucoup plus petits. Les micro-organismes peuvent être acellulaires (sans cellules, comme les virus), unicellulaires (comme les bactéries) ou multicellulaires (comme certaines algues). Les bactéries, les archées, les protistes, les virus, les algues et les champignons sont des exemples de micro-organismes.

    Microbiologie Figure 1 : Taille relative des micro-organismes | StudySmarterFigure 1 : Les tailles relatives des micro-organismes.

    Concepts de base en microbiologie

    Les bactéries, les virus et les moisissures nuisibles nous viennent à l'esprit lorsque nous pensons aux microbes. Si certains microbes sont parasites et nuisibles, la grande majorité d'entre eux ne le sont pas.

    Lorsque l'on parle de microbes, en particulier dans le cadre de la microbiologie médicale, il est important de faire la différence entre la présence microbienne "nocive" et "saine" dans un environnement ou chez un hôte. Pour clarifier les choses, nous utilisons les termes d'infection et decolonisation.

    Infection : Présence de micro-organismes qui causent des dommages à l'hôte.

    Colonisation: La croissance de communautés de microbes n'est pas nocive et ne cause pas de dommages. La présence de ces microbes est saine et normale. Elle peut même être bénéfique pour l'environnement/l'hôte (par exemple, la pléthore de bactéries saines que l'on trouve dans notre intestin et qui facilitent la digestion).

    Les microbes sont non seulement "nuisibles", "normaux" et "bénéfiques", mais ils sont aussi de tailles, de formes et de couleurs différentes. Les microbes sont partout. Ils sont dans la nourriture que tu manges, sur ta peau, sur le siège de tes toilettes et sur l'écran à partir duquel tu lis ces lignes. Comme nous l'avons déjà dit, c'est une bonne chose que les microbes soient si répandus et si diversifiés, car ils jouent des rôles essentiels dans les cycles qui permettent la vie sur terre. Par exemple, les microbes recyclent l'azote et le carbone de l'atmosphère et des sols sous des formes utilisables par les plantes. Notre monde serait complètement différent en l'absence de microorganismes et pourrait même ne pas abriter la vie.

    Exemples de facteurs de croissance en microbiologie

    Les microbes survivent et prospèrent dans certaines conditions environnementales, comme toute vie sur terre, et meurent dans d'autres. En microbiologie, et plus particulièrement en bactériologie, ces facteurs limitants sont appelés facteurs de croissance microbienne. L'étude de ces facteurs de croissance est cruciale pour les cultures et les recherches sur les micro-organismes afin d'approfondir notre compréhension de la microbiologie.

    Voici quelques exemples de facteurs de croissance microbienne :

    • la température

    • l'oxygène

    • le pH

    • Environnement osmotique : Isotonique, Hypertonique, Hypotonique.

    • Disponibilité et besoins en nutriments (énergie, carbone, azote et autres sources minérales)

    • Humidité

    • Présence de facteurs de croissance: Dans ce cas, les facteurs de croissance désignent les composés organiques essentiels à la croissance cellulaire que la cellule ne peut pas produire elle-même. Les acides aminés, les purines et les vitamines sont des exemples de composés de facteurs de croissance.

    Il peut être déroutant que les facteurs de croissance soient un exemple de facteurs de croissance microbiens, mais les deux termes font référence à des choses légèrement différentes !

    Antonie van Leeuwenhoek - Le père de la microbiologie

    Antonievan Leeuwenhoek, un scientifique néerlandais autodidacte du XVIIe siècle, est considéré par beaucoup comme le père de la microbiologie, grâce à ses progrès en microscopie et à sa découverte de la vie microscopique.

    Microbiologie Figure 2 : Antonie van Leeuwenhoek | StudySmarter

    Figure 2 : Antonie van Leeuwenhoek, le père de la microbiologie, était un scientifique néerlandais du 17ème siècle et un expert en lin.

    Des microscopes perfectionnés

    Né en 1632, notre soi-disant "père de la microbiologie" n'a fréquenté que l'école élémentaire et a suivi une formation d'expert en linge. Au cours de sa formation, Antonie van Leeuwenhoek a découvert son premier microscope, utilisé pour examiner de près les tissus. Antonie termine sa formation et ouvre sa propre boutique de linge de maison en 1654, qui connaît un grand succès. Cependant, sa curiosité avait été piquée. Il continue d'expérimenter avec les microscopes, s'efforçant au départ de voir la qualité de ses matériaux mieux que ce que permettaient les microscopes de son époque.

    Antonie van Leeuwenhoek est souvent considéré comme l'inventeur du microscope, bien que ce titre revienne à Zacharias Jansen.

    Même si les microscopes composés ont été inventés en 1595, avant même la naissance de Leeuwenhoek, on pense que la plupart de ses microscopes étaient de simples loupes à une seule lentille. Les microscopes d'Antonie étaient loin des microscopes que nous connaissons aujourd'hui. Ses appareils fonctionnaient plutôt comme une loupe, car Antonie approchait l'appareil de son œil et regardait de la même façon à travers la lentille. Bien que son dispositif puisse paraître simple, les lentilles d'Antonie ont fait passer les capacités de grossissement de l'époque de 20 à 30 fois à 300 fois. Il s'agit d'une avancée si impressionnante en microbiologie et en microscopie que de nombreuses personnes se sont efforcées de redécouvrir ses méthodes de création de lentilles pendant de nombreuses années après sa mort en 1723.

    Microbiologie Figure 3 : Réplique du microscope de Leeuwenhoek | StudySmarterFigure 3 : Une réplique du microscope de Leeuwenhoek.

    Les méthodes de microscopie de Leeuwenhoek restent un mystère en raison de la nature secrète de l'homme. On pense qu'il a fabriqué quelque 500 lentilles et atteint un grossissement maximal de 266 fois au cours de sa vie. Bien qu'il ait observé des sujets si petits, on pense qu'Antonie améliorait la puissance de ses lentilles et de ses microscopes grâce à une technique connue sous le nom d'éclairage oblique.

    L'éclairage oblique est une technique de réflexion utilisée avec les microscopes, où la lumière n'éclaire le spécimen observé que sur le côté. Comme la source lumineuse provient d'un angle faible, des détails supplémentaires sont créés grâce aux ombres sur la surface du spécimen. Cela peut augmenter la résolution et le contraste des spécimens et est particulièrement utile pour observer des spécimens transparents. L'éclairage oblique peut également améliorer les observations faites sur la structure 3D d'un sujet.

    Antonie van Leeuwenhoek aurait utilisé la coloration, uneautre méthode d'amélioration du microscope. On lui attribue le mérite d'avoir été le premier à colorer des tissus biologiques à l'aide de safran.

    Microbes découverts

    Antonie van Leeuwenhoek a fondamentalement fait progresser la résolution et le grossissement des microscopes et des lentilles ; on lui attribue également la découverte des microbes. En 1674, Antonie van Leeuwenhoek est le premier homme à observer des protozoaires et le premier à observer des bactéries quelques années plus tard, en 1683. Il s'agit de la toute première découverte d'organismes unicellulaires. À l'époque, Leeuwenhoek qualifiait ces organismes de "tout petits animalcules".

    En tant qu'expert en lin plutôt que scientifique de formation classique, les études de Leeuwenhoek étaient supposées manquer de la rigueur et de l'organisation d'une recherche scientifique typique. Pourtant, son sens de l'observation a fourni des informations d'une importance fondamentale pour la microbiologie. En fait, grâce aux encouragements de son ami Reinier de Graaf, Leeuwenhoek a obtenu la reconnaissance de la Société royale de Londres et a publié un grand nombre de ses lettres sur ses découvertes microscopiques. Cet appui, cependant, n'a pas toujours fait l'objet d'un doute. À l'époque, la crédibilité des premières découvertes de Leeuwenhoek sur les protozoaires microbiens faisait l'objet de nombreuses spéculations entre les membres. Le refus de Leeuwenhoek de partager ses méthodes secrètes de microscopie n'a pas arrangé les choses, car les autres microbiologistes ne pouvaient pas recréer les expériences d'Antonie. Cependant, les observations d'Antonie van Leeuwenhoek ont fini par être pleinement reconnues par la Royal Society en 1677, ce qui lui a valu d'être accrédité plus tard comme le père de la microbiologie.

    Van Leeuwenhoek a pu isoler des spécimens provenant de diverses sources, notamment l'eau de pluie, l'eau d'un étang et la salive, et a également été en mesure d'estimer leur taille. Il est surtout célèbre pour avoir perfectionné les microscopes et découvert le monde microbien. Ses découvertes ne se sont toutefois pas limitées à la découverte des microbes unicellulaires, mais ont également inclus la découverte de :

    • La vacuole de la cellule.

    • Le motif en bandes des fibres musculaires.

    • L'existence des spermatozoïdes.

    • L'existence des globules rouges.

    Leeuwenhoek s'est également fortement opposé à la théorie de la génération spontanée proposée des siècles plus tôt par Aristote. Comme dans les expériences d'Antonie, il avait méticuleusement observé la croissance des cultures de spécimens au fil du temps, même s'il veillait à éviter toute contamination. Leeuwenhoek a plutôt suggéré de minuscules graines et œufs que nous ne pouvions pas voir. C'est probablement la raison pour laquelle Antonie considérait sa découverte des spermatozoïdes comme le travail le plus important de sa vie.

    Types de microbiologie

    Comme nous l'avons déjà évoqué, la microbiologie est l'étude des micro-organismes. Au XVIIe siècle, Antonie Van Leeuwenhoek a découvert les premiers microbes, mais nous savons aujourd'hui qu'il existe des millions de microorganismes. Nous divisons donc la microbiologie en fonction de la classification des micro-organismes étudiés :

    • Bactériologie (bactéries)

    • Immunologie (le système immunitaire et la relation entre les microbes et leur hôte)

    • Mycologie (champignons)

    • Nématologie (nématodes)

    • Parasitologie (parasites)

    • Phycologie (algues)

    • Protozoologie (protozoaires)

    • Virologie (virus)

    Nous décrivons également la microbiologie comme pure ou appliquée, en fonction de l'objectif de la recherche.

    Lamicrobiologie pure est une recherche exploratoire menée pour mieux comprendre les phénomènes scientifiques. Les domaines de recherche comprennent la microbiologie cellulaire, l'astromicrobiologie, la microbiologie des systèmes et l'écologie/génétique/physiologie/évolution microbienne.

    Lamicrobiologie appliquée se fonde sur les informations et les connaissances recueillies dans le cadre de la recherche microbiologique pure. La recherche appliquée aborde ou résout des questions et des problèmes scientifiques spécifiques. Les domaines de recherche comprennent l'agriculture, l'alimentation, la médecine, les produits pharmaceutiques et la biotechnologie.

    Microbiologie médicale

    Bien qu'il existe de nombreux domaines et types de microbiologie, la microbiologie médicale est peut-être la plus importante et la plus pertinente pour la vie humaine. Grâce à la microbiologie médicale, la durée de vie des êtres humains s'est considérablement allongée, car nous avons appris à traiter et à prévenir les maladies.

    La microbiologie médicale se concentre spécifiquement sur les micro-organismes qui peuvent infecter et provoquer des maladies chez l'homme. Les infections et les maladies peuvent être causées par des bactéries, des champignons, des virus et des parasites. La microbiologie médicale étudie les caractéristiques, les structures et les comportements de ces agents pathogènes afin d'améliorer notre compréhension et notre capacité à traiter les maladies qu'ils provoquent.

    Si Antonie van Leeuwenhoek est considéré comme le père de la microbiologie, les pères de la microbiologie médicale sont certainement Edward Jenner, Louis Pasteur, Joseph Lister et Alexander Fleming, pour leurs contributions aux vaccins et à l'immunisation, à la stérilisation antiseptique, à la théorie des germes et aux antibiotiques.

    Microbiologie - Points clés

    • Lamicrobiologie est l'étude des organismes vivants qui sont trop petits pour être vus à l'œil nu. Les microbiologistes étudient la structure, la fonction et la classification des virus, des champignons, des bactéries et autres micro-organismes.
    • La microbiologie est importante car les microbes sont des acteurs clés dans de nombreux processus biochimiques qui sous-tendent la vie sur terre.
    • Tous les micro-organismes ne sont pas nocifs. Si de nombreux microbes provoquent des maladies, beaucoup d'autres sont bénéfiques pour leur environnement ou leur hôte.
    • Les facteurs environnementaux limitatifs affectent la croissance et la survie des colonies et des communautés de micro-organismes.
    • Antonie van Leeuwenhoek est considéré comme le "père de la microbiologie" grâce à son travail de perfectionnement du microscope et à la découverte de l'existence des micro-organismes.
    • Il existe de nombreux domaines de la microbiologie qui étudient différentes classifications de microbes.


    Références

    1. Community College of Baltimore Country, Les facteurs qui influencent la croissance bactérienne, LibreTexts : Biologie, 2022.
    2. Antonie van Leeuwenhoek, Encyclopaedia Britannica, 2021.
    3. Sanchez et al, L'éclairage oblique en microscopie : A quantitative evaluation, Micron, 2018.
    4. Nick Lane, Le monde invisible : réflexions sur Leeuwenhoek (1677) " Concernant les petits animaux ", Philosophical transactions of the Royal Society of London. Series B, Biological sciences, 2015.
    5. Li Yang Hsu, Encyclopédie des sciences et des religions : Microbiologie médicale, Springer Link, 2013.
    6. Figure 2 : Antonie van Leeuwenhoek (https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Anthonie_van_Leeuwenhoek_(1632-1723)._Natuurkundige_te_Delft_Rijksmuseum_SK-A-957.jpeg) par Jan Verkolje. Domaine public.
    7. Figure 3 : Réplique du microscope de Leeuwenhoek (https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Leeuwenhoek_Microscope.png) par Jeroen Rouwkema. Licence CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/deed.en).
    Questions fréquemment posées en Microbiologie
    Qu'est-ce que la microbiologie?
    La microbiologie est l'étude des micro-organismes, tels que les bactéries, les virus et les champignons.
    Pourquoi la microbiologie est-elle importante?
    La microbiologie est importante car elle aide à comprendre les maladies infectieuses, la décomposition des matières organiques et l'utilisation des microorganismes dans des domaines comme la biotechnologie.
    Quels sont les domaines de la microbiologie?
    Les domaines de la microbiologie incluent la bactériologie, la virologie, la mycologie et la parasitologie.
    Comment la microbiologie est-elle utilisée dans la médecine?
    La microbiologie médicale identifie les agents pathogènes responsables des maladies et développe des traitements et vaccins pour les combattre.

    Teste tes connaissances avec des questions à choix multiples

    La ________ du nombre de cellules bactériennes pendant la fission binaire est connue sous le nom de croissance bactérienne.

    Lagélose au cristal violet est un milieu sélectif qui favorise la croissance de ________.

    Lagélose à l'alcool phényléthylique est également un milieu sélectif, mais elle sélectionne la croissance de _______.

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