Bactéries

Les bactéries sont dépourvues d'organites et de noyaux

Dans la grande division des organismes vivants entre procaryotes et eucaryotes, les bactéries se situent résolument dans la catégorie des procaryotes.

La raison pour laquelle les bactéries n'ont pas d'organites ou de noyaux n'est pas qu'elles n'ont pas de génomes, ni d'enzymes ou d'activités enzymatiques qui pourraient se trouver dans un organite chez les eucaryotes (comme les humains). Les bactéries ont des génomes, certes, et possèdent des enzymes allant de l'uréase aux protéines de liaison à la pénicilline qui peuvent entraîner une résistance à la pénicilline dans certaines infections. Cependant, les bactéries sont dépourvues d'organites et de noyau parce qu'elles n'ont pas de membranes internes à l'intérieur de leurs cellules. La seule membrane généralement présente chez les bactéries est la membrane cellulaire/plasmatique. Contrairement aux humains et aux autres eucaryotes qui possèdent des membranes pour leurs lysosomes, leurs mitochondries, leurs peroxysomes et de nombreux autres organites.

Structure des bactéries

Nous connaissons les différences entre la structure de la paroi cellulaire d'une bactérie gram-négative et celle d'une bactérie gram-positive. Mais qu'en est-il des autres composants qui constituent l'ultrastructure de la bactérie?

Nous allons aborder ces structures de la plus externe à la plus interne, afin d'avoir une bonne idée de l'emplacement et de la localisation de chaque composant, ainsi que de sa fonction. N'oublie pas que toutes ces caractéristiques ne sont pas communes à toutes les bactéries.

• Flagelles - elles sont attachées et situées à l'extérieur de la capsule (nous y reviendrons dans une seconde !). La fonction première des flagelles est le mouvement, elles facilitent la chimiotaxie, c'est-à-dire lorsqu'un organisme se rapproche d'un stimulus chimique (souvent de la nourriture). Les flagelles provoquent un mouvement semblable à celui d'une hélice qui aide les bactéries à culbuter et à nager.

  • Les flagelles sont constitués de flagelline, une protéine.

    • Ces sous-unités de flagelline sont réunies pour former un tube en forme de cheveu, creux à l'intérieur.

  • Un moteur relie les flagelles à la capsule,

  • Les flagelles peuvent être monotriches - un seul flagelle, situé d'un côté, à l'extrémité d'une bactérie.

  • Les flagelles peuvent être peritrichous - plusieurs flagelles, situés sur toute la surface de la bactérie.

  • Les flagelles peuvent être lophotriches - plusieurs flagelles, situés d'un côté, à l'extrémité de la bactérie.

• Pilus - également connu sous le nom de pilus sexuel, il peut parfois être confondu avec les flagelles, mais leur utilisation et leur structure sont très différentes. Les pili aident les bactéries à effectuer la conjugaison, également connue sous le nom de sexe bactérien, où les gènes de virulence sont transmis d'une bactérie à l'autre. Ces gènes sont transmis typiquement sur un plasmide (nous y reviendrons dans un instant !).

• Capsule - il s'agit d'une couche à l'extérieur des bactéries, composée de polysaccharides.

  • Les capsules sont souvent considérées comme des facteurs de virulence, c'est-à-dire des caractéristiques qui augmentent la capacité d'infection de la bactérie et sa pathogénicité. En effet, les capsules aident les bactéries à échapper à la phagocytose .

• Paroi cellulaire - nous développerons plus loin la paroi cellulaire bactérienne. Elle est constituée de peptidoglycane et diffère en épaisseur selon que la bactérie est gram-négative ou gram-positive.

• Membrane plasmique - il s'agit d'une membrane bicouche lipidique. Comme nos propres membranes plasmiques, elle est semi-perméable et laisse passer certains solutés.

  • Mésosome - Bien qu'il soit considéré comme un composant spécial des bactéries, il s'agit simplement d'une invagination de la membrane plasmique . Il ne s'agit pas d'une structure native des bactéries, mais ces plis invaginés sont créés au cours de certains processus de fixation chimique que les scientifiques utilisent pour visualiser les bactéries.

• Cytoplasme - le cytoplasme des cellules bactériennes est en fait assez épais et ressemble à un gel. C'est l'endroit central où se trouvent de nombreuses enzymes , des ribosomes , des protéines , des nutriments et diverses structures cellulaires des bactéries.

• Plasmide - il s'agit d'un ADN supplémentaire, circulaire et à double brin qu'une bactérie peut avoir dans son cytoplasme. Généralement, les gènes sur un plasmide favorisent la virulence et la résistance aux antibiotiques, et ils peuvent être transmis d'une bactérie à l'autre par les pili.

  • Les plasmides se répliquent indépendamment du génome bactérien correctement.

• ADN (nucléoïde) - il s'agit du génome bactérien ou chromosome.

  • Note qu'il n'est pas enfermé dans un noyau, il n'y a pas d'organites chez les procaryotes.

  • Le génome bactérien est un ADN circulaire à double brin.

• Corps d'inclusion - il s'agit d'agrégats repliés de protéines , appelés amyloïdes.

  • Leur fonction exacte est inconnue

  • Certains scientifiques pensent qu'ils se forment à la suite de changements dynamiques dans la formation des protéines.

• Ribosome - les ribosomes procaryotes fabriquent des protéines à partir des transcriptions de l'ARNm, tout comme les nôtres. Cependant, les sous-unités particulières qui composent les ribosomes des bactéries diffèrent des nôtres.

Schéma d'une cellule bactérienne

Un diagramme de cellule bactérienne t'aidera à comprendre la forme et le positionnement de chacun des organites décrits ci-dessus.

Fig. 1. Schéma de la cellule bactérienne montrant les organites de base d'une bactérie.

La cellule bactérienne : la paroi cellulaire bactérienne

Les bactéries ont une paroi cellulaire située à l'extérieur de leur membrane cellulaire. La paroi cellulaire est constituée de chaînes de sucre (glycane) reliées par de courts peptides, d'où son nom de peptidoglycane. Les parois cellulaires du peptidoglycane forment une structure dense, semblable à une maille, connue sous le nom de réseau cristallin, car les chaînes de glycanes sont reliées les unes aux autres par leurs peptides, en les réticulant.

Le peptidoglycane est composé de deux sucres: le NAG et le NAM (pour N-acétylglucosamine et acide N-acétylmuramique, respectivement). Le NAM est le glycane qui contient l'attachement peptidique, appelé oligopeptide.

LeNAG et le NAM s'attachent l'un à l'autre directement sur la même chaîne, puis deux molécules de NAM sur des chaînes adjacentes forment une liaison transversale entre leurs oligopeptides.

La paroi cellulaire a pour fonction de donner sa forme à la bactérie, ainsi que de la protéger des facteurs environnementaux externes et de la lyse, deux fonctions tout à fait essentielles.

Types de bactéries

En fonction des caractéristiques de l'appareil de leur paroi cellulaire (ou de son absence), les bactéries peuvent être regroupées dans les catégories suivantes :

• les bactéries à Gram positif

• Bactéries à Gram négatif

• Bactéries sans paroi cellulaire

Bactéries à Gram positif

Lesbactéries à Gram positif ont des parois cellulaires épaisses en peptidoglycane. C'est leur caractéristique la plus distinctive (en tant que groupe) et c'est aussi ce qui leur permet de se colorer en violet à la coloration de Gram.

La paroi cellulaire d'une bactérie à Gram positif peut avoir une épaisseur de 15 à 80 nanomètres. Chaque nanomètre représente ¹ à 7 centimètres, et même si cela peut sembler peu, dans le monde des bactéries et des procaryotes, cela représente une couche assez épaisse.

Les acides téichoïques et lipotéichoïques dépassent de la paroi cellulaire des bactéries gram-positives. Leurs fonctions ne sont pas encore totalement comprises, mais les scientifiques pensent que l'adhérence est l'un de leurs principaux objectifs. Ils peuvent aider les bactéries à adhérer à toute une série de surfaces.

Bactéries à Gram négatif

Les bactéries àGram négatif, en revanche, ont de fines parois cellulaires en peptidoglycane. À l'extérieur de ces parois, elles ont souvent une membrane externe; une autre caractéristique qui permet de les distinguer des bactéries à Gram positif. Les bactéries à Gram négatif se colorent en rose à la coloration de Gram.

Plus profondément dans la cellule bactérienne à Gram négatif, on trouve un périplasme ou un espace périplasmique. Il s'agit d'un espace rempli d'une matrice assez épaisse, semblable à un gel, où se trouvent des enzymes et des protéines importantes qui favorisent l'existence de la bactérie.

Les bactéries sans paroi cellulaire

Nous avons insisté sur l'importance de la paroi cellulaire bactérienne, et bien que cela soit vrai, ce n'est pas le cas pour tous les organismes. Certaines bactéries, notamment une espèce de bactéries appelée Mycoplasma, mais aussi beaucoup d'autres, sont totalement dépourvues de paroi cellulaire. Ces bactéries sont parfois appelées gram-indéterminées, mais elles peuvent aussi être simplement reconnues comme"incapables d'être colorées au Gram" parce qu'elles ne prennent aucune couleur - ni violette, ni rose.

Souvent, ces bactéries sans paroi cellulaire doivent vivre dans un environnement osmotiquement stable (c'est-à-dire chez l'homme !), et leurs membranes cellulaires peuvent avoir des composants différents de ceux des autres bactéries.

Bactéries anaérobies et bactéries aérobies

Les bactéries peuvent également être classées en fonction de leur méthode de respiration cellulaire (tableau 1). Les bactéries peuvent être aérobies ou anaérobies. Quand on parle de respiration dans ce cas, il ne s'agit pas de respirer avec des poumons, mais plutôt de métabolisme et de croissance. Quelles sont les substances que les bactéries peuvent prélever dans l'environnement et utiliser comme source d'énergie, et dans quel type d'environnement certaines bactéries peuvent-elles vivre ?

Tableau 1 : Bactéries aérobies et anaérobies.

Exemples de bactéries

Quelques exemples très connus de bactéries sont Escherichia coli, Yersinia pestis ou le genre Lactobacillus. Examinons-les plus en détail.

• Escherichia coli, également connue sous le nom de E. coli, est un type de bactérie fréquemment utilisé dans les laboratoires de recherche. La plupart des souches d'Escherichia coli sont inoffensives pour l'homme, en fait, elles vivent dans nos intestins. Cependant, certaines peuvent provoquer des crampes, des diarrhées, des infections urinaires et d'autres symptômes.
• Yersinia pestis est au centre de l'une des pandémies les plus célèbres qui soient : la peste. Également connue sous le nom de peste noire, la peste peut être transmise par la piqûre de puces qui vivaient sur un rongeur infecté.
• Lactobacillus est un genre de bactéries qui vivent à l'intérieur des humains, par exemple dans notre tractus gastro-intestinal ou dans le vagin. Bien que chaque souche fonctionne différemment, dans l'ensemble, elles nous aident à transformer les aliments et à absorber les nutriments. Elles sont aussi fréquemment utilisées comme probiotiques, et on les trouve dans le lait et les produits dérivés du lait. Le Lactobacillus le plus courant est le Lactobacillus acidophilus.