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1 Chapitre I. HISTOIRE DE LA MICROBIOLOGIE 1. Introduction générale La microbio

1 Chapitre I. HISTOIRE DE LA MICROBIOLOGIE 1. Introduction générale La microbiologie est la science qui a pour objet l’étude des microbes (du grec : mikros=petit; bios=vie). Le terme ‘microbe’ englobe tous les organismes vivants, de petites dimensions nécessitant le microscope pour l’observation. Les microbes comprennent les microorganismes suivants : * Champignons * Algues unicellulaires * Protozoaires * Microorganismes unicellulaires que leurs caractères ne permettaient pas de les rattacher à l’un ou l’autre de ces groupes : on les a dénommé bactéries (du grec bakteria=bâton) en raison de la forme en bâtonnet des premières bactéries découvertes. L’étude de chacune de ces catégories de microorganismes constitue une discipline spécialisée en raison de l’importance du nombre d’espèces de chacune et de leur diversité. La microbiologie est donc en fait une science pluridisciplinaire comprenant : • La mycologie • L’algologie • La protozoologie • La bactériologie Quant aux virus, entités supramoléculaires, acellulaire et de formes diverses, une science spéciale leur est consacrée : il s’agit de la virologie. En 1868 le biologiste Haeckel a créé le règne des protistes qui regroupe tous les organismes qui ne sont pas des végétaux supérieurs (immobiles et photosynthétiques) ou des animaux supérieurs (mobiles et non photosynthétiques). Il s’agit donc du règne des bactéries, des cyanobactéries, des protozoaires, des algues unicellulaires et des champignons microscopiques. Selon la structure cellulaire des protistes nous distinguons deux groupes fondamentalement distincts : - Protistes supérieurs : structure cellulaire Eucaryote proche de celle des végétaux et des animaux supérieurs. C’est le cas des algues, protozoaires et champignons microscopiques. - Protistes inférieurs : organisation cellulaire procaryote plus rudimentaire. Il n’y a pas de vrai noyau et pas d’enveloppe nucléaire. L’appareil génétique est constitué d’un seul chromosome (nucléoïde), pas de mitochondries ni de chloroplastes. Cette organisation caractérise les bactéries et les cyanobactéries ou algues bleu-verts. La découverte des microorganismes fut révélée au monde scientifique grâce aux travaux de Van Leeuwenhoek (1632 – 1723) qui s’est intéressé à la richesse de la goutte d’eau en protozoaires, algues, levures et bactéries. Les observations de Van Leeuwenhoek, grâce à la fabrication du premier microscope, lui ont permis de décrire des formes diverses mobiles ou immobiles (appelés animalcules). La physiologie de ces microorganismes ne fut comprise qu’en 1836 par l’interprétation de la nature biologique des fermentations. 2. L’époque pastorienne Cette époque a été dominée par les travaux du chimiste français âgé de 24 ans du nom de Louis Pasteur (1822 – 1895) dont les travaux ont porté sur les fermentations, vaccinations et pasteurisation (destruction des contaminants causant les maladies par chauffage à 56°C) a. Génération spontanée et biogenèse La théorie de la génération spontanée ou abiogenèse postulait que les microorganismes proviennent de la transformation de la matière organique (décomposition des tissus végétaux et 2 animaux morts). Les travaux de Louis Pasteur réfutent cette théorie et montrent la présence des microorganismes dans l’atmosphère, leur rétention sur la paroi des ballons en col de cygne et leur destruction par la chaleur. Ces travaux ont permis la mise au point des techniques chirurgicales aseptiques par le chirurgien anglais Joseph Lister. b. Bactériologie médicale Pasteur et l’allemand Robert Koch (1843-1910) sont les fondateurs de la bactériologie médicale. Le rôle des bactéries dans les maladies a été démontré entre 1876 et 1882 par les travaux de Robert Koch sur les maladies du charbon et la tuberculose causées respectivement par Bacillus anthracis et Mycobacterium tuberculosis. Ces microorganismes ont pu être isolés grâce aux travaux de Koch, Richard Petri, Walther Hesse et son épouse Eilshemius Hesse. c. Les vaccinations Durant son travail sur le choléra des poules, Pasteur s’est aperçu que les cultures bactériennes d’agents pathogènes deviennent atténuées. Les poulets infectés par ce genre de culture devenaient résistants à la maladie, c’est le processus de vaccination. Il a été utilisé plus tard par Pasteur pour développer la résistance à la rage chez des patients humains. L’agent pathogène étant atténué en le faisant se développer chez des lapins. d. Contribution de Louis Pasteur au développement de la microbiologie • Mémoire sur la fermentation lactique (1857) • Recherche sur la fermentation alcoolique • Découverte de l’anaérobiose (1861) • Etude sur le vinaigre (1861 – 1864) • Prévention de l’altération des boissons par chauffage (Pasteurisation) • Etude sur la maladie du ver à soie (1865 – 1870) • Participation à la mise au point de la stérilisation par chaleur humide sous pression (Autoclave) • Travaux sur la maladie du charbon • Recherches sur le choléra des poules et la découverte de l’immunisation des animaux par des cultures microbiennes atténuées (1880) • Vaccination anti-charbonneuse (1881) et contre la rage (1884) 3. La période moderne Les microorganismes sont faciles à cultiver et se reproduisent très rapidement. Ils constituent donc un excellent outil de travail en génétique afin d’étudier la structure moléculaire de l’ADN, les caractères héréditaires et leurs variations, l’expression des gènes et sa régulation. La combinaison de la génétique et la biochimie a donné naissance à la biologie moléculaire qui constitue la base du génie génétique et des biotechnologies modernes. Elle s’intéresse à la structure des macromolécules notamment les ADN et les protéines et a permis de montrer que la structure des protéines est gouvernée par les gènes. La microbiologie a fait à la biologie moléculaire l’essentiel de son matériel d’étude. Grâce aux bactéries, le mécanisme de synthèse protéique, le décryptage du code génétique ainsi que d’autres phénomènes biologiques ont été connus. a. Les microorganismes et la fermentation Beaucoup de civilisations anciennes produisaient des boissons et des aliments par fermentation microbienne : - Kiu, boisson fermentée chinoise à base de riz, remonte à 2300 ans avant J-C. - En chine et au Japon, on fabrique depuis des centaines d’années des sauces de soja à base de fèves fermentées. - Pendant des siècles les populations des Balkans (Bulgarie, Yougoslavie, Albanie,…) ont consommé des produits à base de lait fermenté. 3 Les historiens ne connaissent aucune société où on n’a pas utilisé la fermentation pour faire de la nourriture ou de la boisson. Pendant longtemps, l’homme a cherché à améliorer la qualité de ses produits de fermentation sans même se douter qu’une meilleure qualité dépend de l’amélioration des conditions de croissance des microorganismes. Il a fallu attendre les travaux des microbiologistes sur le rôle des microorganismes dans la fermentation. b. Les microorganismes et les maladies Avant même que les microbiologistes ne prouvent expérimentalement le rôle joué par les microorganismes dans les maladies, beaucoup d’observations ont été faites dans ce domaine : * 1546 : on suggérait que les maladies pouvaient être provoquées par des organismes trop petits pour être vu et sont transmis d’une personne à une autre. * 1762 : on prétendait que différents microorganismes provoquaient des maladies différentes. * 1843 : on suggérait que la fièvre puerpérale, infection que contractait la femme après l’accouchement, était contagieuse et causée par des microorganismes transportés d’une patiente à une autre par des sages femmes et les médecins. * 1870 : Robert Koch a travaillé sur la maladie du charbon (maladie qui touche le bétail, les moutons et parfois l’homme). Il isola du sang des animaux morts le microbe du charbon. C’était la première fois qu’on prouvait qu’une bactérie provoque une maladie animale. Plus tard, Koch découvrit les bactéries responsables de la tuberculose et du choléra. c. Prévention et traitement des maladies Après avoir analysé le rôle joué par les microorganismes dans les maladies, les chercheurs se sont penchés à chercher à développer des méthodes pour prévenir et traiter ses maladies. Très rapidement on a découvert, entre 1876 et 1898 les agents responsables de la plupart des maladies bactériennes connues de nos jours. La découverte par Pasteur de la vaccination par des germes atténués, appliquée à grande échelle à la maladie du charbon marque le début de la prévention des maladies infectieuses (immunisation). La découverte des germes dans l’air va avoir des conséquences fondamentales en chirurgie (pratique de l’asepsie). De même la chimiothérapie (traitement des maladies par des produits chimiques) commence à se développer. Les mesures de santé publique rentrent aussi dans ces méthodes de prévention pour contrôler les maladies microbiennes (purification de l’eau, traitement des eaux usées, conservation des aliments,...). d. Application de la microbiologie à des domaines non médicaux Les travaux de Winogradsky (1856-1953) et Beijerlinck (1851-1931) ont élargi le champ de la microbiologie en montrant le rôle indispensable des bactéries dans la nature ce qui a permis la création de la microbiologie du sol. Winogradsky a découvert les bactéries fixatrices d’azote et symbiotiques des légumineuses et leur rôle dans la fertilité des sols. Dans le domaine alimentaire, Pasteur a démontré le rôle des microbes dans la transformation des aliments, création de la branche microbiologie alimentaire et industrielle. Hansen a même crée une entreprise qui produit des microorganismes nécessaires à la fabrication du vinaigre et les produits laitiers. Plus tard Burrill découvrit qu’une bactérie causait chez les poiriers une maladie dite feu bactérien. Cette découverte a été à l’origine de la discipline de pathologie végétale ou phytopathologie. 4 Chapitre II. MORPHOLOGIE ET STRUCTURE DES MICRO- ORGANISMES: LA CELLULE BACTERIENNE La cellule bactérienne uploads/Sante/ texte-du-cours-microbiologie-2018-2019.pdf