Fiche Physiologie bactérienne JJH .pdf



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PHYSIOLOGIE BACTÉRIENNE

MÉTABOLISME
Composition des β :
Macroéléments :
- 95 % du poids nette des β :
→ C,O,N,H,S,P : AN, glu, prot...
→ K, Ca, Mg, Fe : indispensables
au mtb
Facteurs limitant du mtb et dvp si
manquants.

Oligo-éléments ou μéléments :
- 5 % du poids sec des β :
Mn, Zn, Co, Mb, Ni, Cu
→ présents qu'en très petites
quantités mais indispensables et
faciles à trouver
Ne sont ø des facteurs limitants.

La plupart des β pathogènes H/animaux font partie du groupe des
chimio-organo-hétéro-trophes
Besoin nutritifs non-carbonés :
- Azote : dans milieu sous forme : AA, N2, ammoniaque, nitrate
- Phosphore : (AN, PL, ATP) : puisé en ext sous forme organique, hydrolisé
dans le périplasme, importé sous forme inorganique dans la ç
- Soufre : puisé en ext dans Sulfate réduit, Cystéine.
- Sels : Na⁺, K⁺, Mg²⁺, puisé en ext.
- Métaux : Fe, Mn, sous forme d'ions en ext, si chélation du Fe → lutte vs β !
- FC : puisé en ext sous forme de : AA, bases purines/ pyrimidine (azotées),
Les vitamines

L'assimilation de métaux : Fer
Dans le milieux → Fer ferrique (Fe³⁺) et besoin de Fer ferreux (Fe²⁺)
H a un méca de séquestration du Fe = anti- β
Sidérophores captent Fe³⁺et solubilisation en Fe²⁺ → Complexe Sidérophores+
Fe³⁺ reconnu par des RC sidérophores (au lvl de mb ext chez GRAM⁻) →
canaux de libération direct de Fe²⁺ ou libération du complexe ATP dépendant.
C'est seulement dans la cellule que le Fe³⁺ deviendra Fe²⁺
Un sidérophore solubilise les ions fer en formant des complexes qui peuvent
être utilisés par des mécanismes de transport actif.

Absorptions des nutriments :
- Diffusion passive :
Selon Gradient de concentration entre ext/cyto, ø besoin d'E, petites mol
- Diffusion facilitée :
Concentration dépendant, transporteur mbn, sélectifs d'un ion, ø ATP
- Transport actif :
Transport de grosses mol, ATP dpd
→ 1) Transporteur ABC :
2 domaines de l° à ATP cytoplasmiques, prot fixatrice de solutés
→ 2) Système symport/ antiports :
E vient du grandient de H⁺/Na⁺, Pompe H⁺ créer un Gdt, H⁺ rentre,
Na⁺ sort → Antiport, Gradient de Na⁺ ; Na⁺ fixe un transporteur, change de
confo°, fixe soluté, les deux passent → Symport (pompe H⁺ donne E+++)
→ 3) Translocation de groupe (système PTS) :
E chimique, modifications des sucres importés fournie l'É, Système
Phospho relais (à phospho transférase), utilise É d'une l° P puisée à partir
du PEP, Au départ PEP intracyto. Présent chez E. Coli, Salmonella,
Staphylococcus, aérobies n'ont pas PTS en général sauf Bacillus !
Voir les schéma p 4,5,6

Les facteurs environnementaux
→ Pression osmotique :
Conditionne la disponibilité en eau du milieu (MP a perméabilité sélective)
Cytoplasme d'une β a toujours une pression osmotique > à celle du milieu
Les β peuvent contrôler la pression osmotique :
De leur cytoplsme
De leur milieu par corps d'inclusion, vacuoles pulsatiles, Soluté compatibles
(pas d'impact su le mtb)
Non halophile= β ↑ dans milieu de très faible PO ; Halotolérante : ↑ dans milieu de
faible PO mais peuvent supporter plus ; Halophile modéré : ↑ dans milieu de PO
intermédiaire ; Halophile extrême : ↑ dans milieu de PO très importante
Toutes les β ont une PO optimale pour ↑ , chgmts de PO ne doivent pas être brutaux
→ Effet du PH :
PH du milieu ext, pH= -log (1/ H⁺)
Acidophiles (0<pH<5,5) ; Neutrophile (5,5<pH<8) ; Alcalophile (8<pH<11.5) et
>11,5 Alcalophiles extrêmes.
La β doit garder un pH neutre par rapport à ext grâce à :
Symport/antiport ; ATPases ; Exportation des déchets mtb nécessaires ; prot
chaperonnes.
Si pH ≈ 7 c'est le top pour ↑, éviter changement brutaux de pH
→ Effet de la T° :
Ne peuvent ø réguler leur T°, donc suivent T° ext.
T° influe les réactions enzymatiques. (Si < → ↓ mtb ; si > ;dénaturation, apoptose)
↑ β x2 chaque fois qu'on ↑ la T° de 10°C, elle a donc une T° optimale, max, min
(écart est ≈ 20 à 30° avec la T° max) se développent dans 0 à 75°C en général :
Psychrophile : ↑ ++ entre 0 et 10°C ; Pychrotrophes : ↑++ entre 20 et 30°C ;
Mésophile : ↑ ++ entre 20 et 45°C (pathogène ++) ; Thermophiles : ↑ ++ entre 55
et 65°C ; Hyperthermophiles : entre 80 et 113°C.
Si on dépasse T° max on aura dénaturation des enzymes et mort.
→ Métabolisme respiratoire :
Permet l'identification β, Les β utilisant l'O² doivent doivent pouvoir se détoxifier
grâce à SOD et la catalase.
Aérobie obligatoires : besoin absolu d'O² avec les 2 ezm ; Aérobie facultative :
besoin d'O² mais peuvent ↑ sans ; micro-aérophiles : possèdent en général au
moins SOD, capables de ↑ avec O2 en faible [] ; Aérotolérantes : ont les enzymes
mais ø besoin d'O² ; anaérobies obligatoires : O² toxique.
→ Pression hydro et atm :
Barotolérantes : optimum de P à 1atm mais supportent plus
Barophiles : océans → vivent à 600 à 1000 atm
→ Les radiations :
- Faibles doses : cassures et mutations
- Fortes doses : Lésions létales.

CONDITIONS D'ANALYSES ET ENVIRONNEMENTALES
Croissance in vitro :
Diagnostic → isoler, ensemencer, cultiver les β.
Les milieux de culture :
→ Le support de culture (nature physique) : liquides, solides, semi-solide
→ Composition chimique : milieux définis synthétiques de compo connue,
milieux complexes où on ne connaît pas tout les composants.
→ Le type fonctionnel : milieux de base, enrichis, sélectifs/ différenciels
Composition chimiques des milieux
→ synthétiques ou définis pour β aux besoin définis.
→ complexes si besoin nutritifs inconnus : peptones, extrait de viande/levure
Généralement culture toujours sur synthétique mais si ø de résultat sur milieux
complexes.
Si β a des besoins trop particuliers milieux complexes ne fonctionnent pas.
Nature physique des milieux :
β Anaérobies : milieu liquide
β Aérobies : milieux solides
Passage liquide → solide par ajout d'agar à concentration de 1 à 2 %
Types fonctionnels :
- Milieu de base/ enrichi/ sélectif/ différentiel (distinguer les ≠ grp de β)
La croissance β :
Par scissiparité → une β en donne 2 !
Les β sont presque tout le temps en ÷ ç
Allongement de la ç → réplication ADN à partir de ORI unique → mep d'un
septum quand répli finie → cellule scindée.
Donc 3 étapes :
- Réplication thêta : fourche de répli avance dans les deux sens :
1 chr circulaire, 1 ORI, 1 terminaison
- Répartition : mécanisme ACTIF
Interventiion de prot MreB du cytosquelette → répartition
- Cytocinèse : séparation en 2 de la ç
Sélection région du septum (centrale), Assemblage d'un anneau Z
(prot FtsZ) lié à MP pinçant cyto permettant de synthétiser la paroi :
Constriction de l'anneau → invagination de MP → synthèse paroi septum !
E coli en normal → 1h de ↑ et 20 min en milieux synthétique.
La Croissance fait parti des facteurs de virulence !!

COURBE DE CROISSANCE EN 6 PHASES :
Phase 1 : latence → ↑ nulle, adaptation aux ressources
Phase 2 : accélération → ↑ de v de ↑
Phase 3 : ↑ exponentielle → ↑ maximale
Phase 4 : ralentissement → v de ↑ ↓, épuisement des
nutriments, développement du pouvoir patho
(Sporulation)
Phase 5 : stationnaire → arrêt de la × dû à facteur limitant
de l'environnement, tx de ÷ = taux d'autolyse !
Phase 6 : de Déclin → sénescence et mort, ressources
épuisées et les β ↓

MATHÉMATIQUES DE LA ↑ :
- En phase exponentielle de ↑, chaque β se ÷ à un
intervalle constant de temps
- La pop° double à intervalle régulier de temps =
temps de Génération ou de doublement.
- Nt = N0 × 2^n
Développement exponentiel de la pop°
Linéarité si logarithme
COOPÉRAT° ET CONFLITS CHEZ P.
AERUGINOSA
Ces ç produisent HSL (auto-inducteur) s'accumulant ds mlx
Au delà d'une [] seuil :
→ formation d'un Biofilm
→ expression de gènes de la virulence
→ Prod° de protéases qui dégradent les prot de l'hôte
au bénéfice des ç de β.
Là aussi il y a tricheurs et producteurs !
IDENTIFICATION DES β
→ utilisation du mtb : API
Conso° CO2, aérobie ou pas, enzymes ?
Nécessite : galerie convenable et inoculum

CROISSANCE IN VIVO : LA VRAIE VIE
Dans la vrai vie le milieu naturel est limitant : Pauvre en nutriments, complexe, en changement perpétuel
2 grosses limites à la ↑ β :
Disponibilité en nutriments du milieu
tolérance aux conditions environnementales
Dépendances ayant donné lieu à deux lois :
- Loi de Liebig : biomasse totale d’un organisme déterminée par l’élément nutritif présent à la [] la plus
faible par rapport aux exigences de l’organisme
- Loi de tolérance de Schelford : existe des limites dans les facteurs environnementaux au-dessus et
au- dessous desquelles un organisme ne peut survivre/se développer qu'importe l’apport en nutriments
Milieu naturel : épuisement rapide des ressources et libération de déchets toxiques limitant la ↑
→ β doivent élaborer des stratégies de survie comme la Biofilm.
Biofilms : communauté complexes enveloppées de mucus percés de canaux permettant aux β de
communiquer et de s'échanger des nutriments.
Ces matrices filtrent les échanges entre ces communautés β et le milieu ext, C'est un moyen de
protection qu'utilisent les β de la MP.
Inconvénient des biofilms → β deviennent résistantes aux UV et peu perméables aux biocides
→ Assurent l'alimentation correcte de l'ensemble des β.
Les biofilms peuvent aussi se dvp à la surface des dispositifs médicaux.
Il peuvent être à l'origine de défauts d'implantation, de maladie grave... et il faudra donc retirer le
dispositif médical !
Pour se développer il faut que le substrat soit conditionné par des molécules avant que β s'y fixent.
Les β vont s'activer pour dvp une coopération entre elles, établir des communications interç+ prod m.
Ces communication interç permettent de maintenir des canaux ouverts → ç ↑ sans épuisement du mlx
Quorum sensing → capacité de β à sentir leur densité au sein d'une colonie β → seuil de densité
atteint → activation de gènes de coopération interç = Senseur de densité β
Quorum sensing lié à capacité de β à produire certaines mol activatrices. Il n'est ø réalisable par toutes
les β.

Quorum sensing :
- Expression constitutive d'un activateur (HSL)

- ↑ de concentration (par ↑ de densité β)
- Activat° de promoteurs transcriponnel au delà
- Luminescence, virulence, biofilm etc...
D'un seuil
Virulence par Quorum sensing obtenue par :
→ Auto-induction ou action sur d'autres ç qui seront responsables de la virulence.

Dans communauté β il y a 2 types : les β qui produisent et ont RC (autocrines) et celles qui ont juste RC
Inégale utilisation de l'É car celles qui produisent dépensent plus d'É !
Communication intercellulaire & coordination : Quorum sensing :
Il y a un code d'ID°, lecture par triplets
- Dvp de la virulence & biofilm chez Staphylo et Pseudomonas aero
Puits (-) = 0, puits pos (+) dépend de pos° dans le triplet - Dvpt de la compétence naturelle (absorpt° de mat. G de l'ext) et sporulation chez Bacillus suptilis
Puit en pos° 1 = 1, en pos° 2= 2, en pos° 3= 4
- Déclenchement de la conjugaison chez Enterococcus faecalis
La somme du triplet donnera un code d'identificat°
- Absorption d'ADN chez Staphylo et Bacillus sup
Comportements sociaux chez les β= équilibre entre coopérateurs (stimulent) et tricheurs (profitent)
On utilise de + en + les test d'iD moléculaire face aux API
Peut être intéressant en thérapeutique :
Spectrométrie de masse révolutionne l'ID β
→ chercher à interférer dans les communicat° interç
PCR : gène de réf= ADNr 16S ≈ 1500pdb
→ Favoriser le dvp des tricheurs au détriments des stimulatrices.


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