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Cours de Microbiologie générale. Dr Yahiaoui Bilal 2014-2015 Page 1 Chapitre 1

Cours de Microbiologie générale. Dr Yahiaoui Bilal 2014-2015 Page 1 Chapitre 1 : Le Monde microbien Introduction Les micro-organismes aussi appelés microbes et protistes, forment un ensemble d’organismes vivants microscopiques, invisibles à l’œil nu. C’est leur seul point commun, car ils diffèrent et varient par leur morphologie, leur physiologie, leur mode de reproduction et leur écologie. Les protistes se composent : des bactéries, des protozoaires, des champignons (Mycètes) microscopique, et des algues. Les virus sont considérés comme des micro-organismes non vivants, acellulaires qui dépendent entièrement des cellules hôtes infectées. 1.1. Historique Robert Hooke (1665) est le père de la théorie cellulaire (la plus petite unité structurale d’un organisme vivant est la cellule). Anthony VAN LEEUWENHOEK (1632-1723), un marchand hollandais et grand amateur d’instruments d'optique, découvrit et décrivit pour la première fois, dans une série de lettres à la « Royal society of London », entre 1674 et 1687, le monde microbien. Il appela ces micro-organismes des animalcules. Il observa, l’eau de pluie, sa propre matière fécale, la matière prélevée de ses dents. Microscope d’Anthony Van Leeuwenhoek Bactéries de la bouche dessinées par A. Van Leeuwenhoek Le concept ou théorie de la génération spontanée existe depuis plusieurs dizaines de siècles. Le philosophe Aristote défendait cette théorie. On croyait que les organismes vivants naissaient de végétaux et d’animaux en décomposition grâce à une mystérieuse force vitale. Après la découverte des animalcules par Van Leeuwenhoek, cette théorie se confirma, notamment par les expériences de John Needham, en 1745, qui démontra la croissance des micro-organismes dans des flacons contenant des bouillions de viande ou de maïs. Ces bouillons furent chauffés avant d’être enfermés dans des flacons. Puis, Lazzaro Spallanzani démontra que les flacons de Needham n’étaient pas étanches. Il ferma les flacons avant le chauffage et aucune croissance ne fut observée. Donc, les micro-organismes proviennent de l’air. Ses travaux furent critiqués par Needham (les bouchons ont empêché l’entré de la force vitale !) et par Lavoisier (La fermeture des flacons empêche l’entrée de l’oxygène, nécessaire à la vie !). Le concept de la génération spontanée resta très ancré dans les esprits jusqu'en 1861. Le chimiste Louis Pasteur, partisan de la biogenèse prit en charge cette question. Il montre qu'aucun micro-organisme ne se développe dans un ballon fermé et stérilisé contenant de la matière organique. Bref, que la génération spontanée n'existe pas. Il affirma la biogenèse (que l’apparition de vie dans une solution non vivante provient Cours de Microbiologie générale. Dr Yahiaoui Bilal 2014-2015 Page 2 de la contamination par des micro-organismes présents dans l’air). Cette prouesse lui vaudra le prix de l'académie des sciences en 1862. Expérience de Pasteur qui acheva la théorie de la génération spontanée La microbiologie est devenue une science à part entière, lorsqu’on a réussi à obtenir des cultures pures, grâce au développement des milieux de culture gélosés (solides) et les boites de Petri. Aussi, grâce à la fabrication de microscopes plus puissants que les premières loupes et l’élaboration de colorations spécifiques… La relation directe entre une bactérie et une maladie a été démontrée par le médecin allemand Robert Koch (1843-1910) en étudiant la tuberculose et son agent Mycobacterium tuberculosis. Pour affirmer cette causalité, il faut vérifier plusieurs critères rassemblés sous le nom de « Postulats de Koch ». 1-Le micro-organisme doit être présent chez tous les sujets malades, et absent chez les sujets sains. 2-Le micro-organisme doit être isolé et cultivé en culture pure 3-A partir de ces cultures pures on doit être en mesure de provoquer la maladie par inoculation expérimentale 4-Le même micro-organisme doit être de nouveau isolé des malades expérimentaux. En même temps et par la suite d’autres scientifiques célèbres : Tyndall 1877 : découverte des spores, leur thermorésistante et il mit au point la tyndallisation. Winogradsky 1856-1953 : Travaux sur les bactéries nitrifiantes, les bactéries fixatrices de l’azote, sulfureuses et la décomposition bactériennes de la cellulose dans les sols. Beijerinck 1851-1931 : les bactéries fixatrices de l’azote, symbiotiques. 1.2 Place des micro-organismes dans le monde vivant Depuis leur découverte par Anthony van Leeuwenhoeck, la place des bactéries dans le monde vivant a beaucoup évoluée. Le botaniste suédois Carl van Linné (1735), élabora une première classification des organismes vivants en deux règnes Plantae et Animalia. En 1857, Karl van Nägeli proposa de classer les bactéries et les champignons dans le règne des Plantes. 1.2.1 Classification de Haeckel En 1866, E. Haeckel divise le monde vivant en trois règnes, le règne animal, le règne végétal et le règne des protistes qui rassemble les algues, les protozoaires, les champignons et les bactéries. Cours de Microbiologie générale. Dr Yahiaoui Bilal 2014-2015 Page 3 1.2.2 Distinction entre cellules eucaryotes et procaryotes selon Edward Chatton En 1937 et grâce à l’invention du microscope électronique, Edward Chatton mis en opposition deux types de cellules, la cellule eucaryote (noyau est entouré d'une membrane et qui renferme des d'organites cellulaires) et la cellule procaryote (noyau sans membrane et dont l'organisation est très simple). En 1938, H.F. Copeland sépare le règne des bactéries (ou "Monera") de celui des protistes. Cette définition des procaryotes fut renforcée en 1961 par Roger Stanier. 1.2.3 Classification selon Murray En 1968, R.G.E. Murray, dans la continuité du travail d’E. Chatton, divise le monde vivant en deux règnes, celui des "Eucaryotae" et celui des "Procaryotae" (ou "Monera"). Au sein du règne des Procaryotae, R.G.E. Murray distinguait 04 divisions retrouvées dans le manuel de Bergey: La division des "Gracilicutes". Regroupant les bactéries à Gram négatif. La division des "Firmicutes". Regroupant les bactérie à Gram positif. La division des "Tenericutes". Bactéries dépourvues de paroi. La division des "Mendosicutes". Archaebactéries. 1.2.4 Classification à cinq règnes En 1969, Robert H. Whittaker décrit une classification à cinq règnes. Quatre règnes eucaryotes (Animal, Végétal, Champignons et Protistes). Les procaryotes se regroupent dans le règne des monères. Bien qu’elles ne peuvent s’accorder, les deux classifications, d’E. Chatton et de R.H. Whittaker ont existé simultanément pendant une longue période. 1.2.5 Classification Génomique selon , CR, Woese (1978) Le développement des techniques de biologie moléculaire a permit de caractériser les gènes qui codent pour les ARN ribosomaux (ARNr). En comparant une multitude de séquences d’ARNr 16S, appartenant à divers organismes vivants, il est arrivé à diviser les organismes vivants en trois domaines. Le domaine des Bacteria ou Eubacteria, le domaine des Archaea et le domaine des Eucarya (animaux, plantes, les mycètes et ls protistes). Arbre phylogénétique universel Cours de Microbiologie générale. Dr Yahiaoui Bilal 2014-2015 Page 4 1.3 Les Protistes Les protistes sont définis par des propriétés communes et spécifiques : leur taille microscopique, leur organisation simple et unicellulaires pour la plus part. Si pluricellulaires, alors leurs cellules sont équivalentes, sans aucune différence morphologique, physiologique ou fonctionnelle. Les protistes se distinguent des animaux et des végétaux par leur structure, leur physiologie et leur écologie. 1.3.1 Structure et fonction Une taille de loin plus réduites que celles des cellules animales et végétales. Les cellules animales et végétales sont incapables d’exister indépendamment de leur organisme. La taille réduite des protistes confère des avantages physiologiques. Un rapport surface /volume supérieur à celui de tous les autres organismes vivants. Ce qui permet des échanges et des interactions remarquables avec le milieu. Sans oublier une dissémination et une distribution dans la nature unique et impressionnante. 1.3.2 Reproduction Les protistes et en particulier les bactéries ont des modes de reproduction simples, spécifiques et rapides (temps de génération courts). Escherichia coli par exemple, se reproduit par simple division binaire en 20 minutes. Cela se produit bien sûr en conditions optimales de culture en laboratoire. Ces taux de croissance exceptionnels induisent des rendements de croissances incomparables. 1.3.3 Métabolisme Les micro-organismes et en particulier les bactéries ont une propriété fondamentale qui est la diversité de leur métabolisme. Individuellement, chaque micro-organisme est spécifiquement adapté à la métabolisation d’un nombre plus ou moins limité de substrats. Ce qui explique leur distribution en fonction des caractéristiques nutritionnelles et physicochimiques du milieu. Mais, pris dans leur ensemble, les micro- organismes peuvent métaboliser toutes les substances organiques naturelles et même synthétiques. - Ce processus constitue la minéralisation de la matière vivante et le recyclage des éléments chimiques qui forment la matière organique. Ceci permet de préserver l’environnement. - Une des armes métaboliques des bactéries est la synthèse d’enzymes inductibles uniquement en présence de leurs substrats spécifiques. Une adaptation exceptionnelle aux conditions du milieu. 1.3.4 Ecologie Les micro-organismes sont ubiquitaires, ils sont présent dans tous les écosystèmes : - Dans les mers et les océans, ils constituent la biomasse (base du 1er échelon d la chaine alimentaire) qui nourrit l’ensemble de la faune marine. - Dans le sol, ils jouent un rôle dans la décomposition de la matière organique, la fourniture de l’azote assimilable aux plantes, la minéralisation de la matière organique. Les micro-organismes participent activement aux équilibres gazeux de l’atmosphère, en étant à la fois producteurs et consommateurs, d’O2, H2, N2 CO2, CH4. - Le long de l’appareil digestif des animaux. En effet, ce dernier est tapissé de bactéries très utiles à notre bien-être digestif, puisqu’elles nous procurent les enzymes nécessaires à la digestion uploads/Philosophie/ cours-de-microbiologie-generale.pdf