Microbiologie et Physiologie Bactérienne

Fiches de vocabulaire exhaustives couvrant l'anatomie, la taxonomie, la physiologie, la croissance et la régulation génétique bactérienne d'après les cours magistraux d'UE1 Microbiologie.

Anton Van Leeuwenhoek

Scientifique néerlandais considéré comme le précurseur de la microbiologie pour avoir décrit pour la première fois, en 1680, des bactéries observées dans le tartre dentaire.

Microbiote

Ensemble des micro-organismes (bactéries, champignons, archées et virus) vivant en communauté dans un écosystème donné (par exemple le microbiote buccal, intestinal ou cutané).

Bactérie commensale

Bactérie qui vit en association régulière avec son hôte sans entraîner de dommage ou de pathologie pour l'organisme humain.

Bactérie pathogène opportuniste

Bactérie habituellement non agressive qui tire profit d'une altération des défenses immunitaires de l'hôte ou d'un déséquilibre écologique pour induire une pathologie.

Bactérie pathogène stricte

Bactérie dont la présence au sein de l'hôte déclenche systématiquement une pathologie infectieuse, en dehors de l'état de porteur sain.

Nucléoïde

Région irrégulière du cytoplasme bactérien dépourvue de membrane nucléaire, composée d'environ $80\%$ d'ADN chromosomique double brin pelotonnage, $10\%$ d'ARN (m et régulateurs) et $10\%$ de protéines structurales et régulatrices.

Plasmide

Élément génétique accessoire extrachromosomique formé d'ADN circulaire double brin ($0{,}5$ à $5\%$ du génome, soit $1$ à $10\text{ kb}$), doué de réplication autonome et transmissible par conjugaison, vecteur de gènes de résistance aux antibiotiques ou de virulence.

Ribosome bactérien (70S)

Machinerie ribosomique cytoplasmique présente à environ $30\,000$ unités par cellule, composée d'une grande sous-unité $50\text{S}$ (ARNr $5\text{S}$, ARNr $23\text{S}$ et $33$ protéines) et d'une petite sous-unité $30\text{S}$ (ARNr $16\text{S}$ et $21$ protéines).

Séquençage de l'ARNr 16S

Technique d'identification moléculaire ciblant les zones hypervariables de l'ARNr $16\text{S}$ de la sous-unité $30\text{S}$, servant de référence phylogénétique pour classifier les taxons bactériens et caractériser le microbiote.

Membrane plasmique bactérienne

Barrière de perméabilité sélective entourant le cytoplasme, constituée de $40\%$ de phospholipides et $60\%$ de protéines, assurant la régulation des transports, l'homéostasie osmotique et le siège de la chaîne respiratoire productrice d'ATP.

Symport

Système de transport actif secondaire réalisant le passage simultané de deux substances différentes à travers la membrane dans la même direction, sans hydrolyse directe d'ATP (ex. co-transport $Na^+$ selon son gradient et glucose contre son gradient).

Antiport

Système de transport actif transmembranaire propulsant deux molécules différentes dans des directions inverses contre leurs gradients de concentration respectifs, nécessitant l'hydrolyse d'ATP (ex. pompe $Na^+-K^+$).

Peptidoglycane (ou muréine)

Polymère réticulé essentiel de la paroi formé de chaînes glucidiques répétées de N-acétylglucosamine (NAG) et d'acide N-acétylmuramique (NAM) interconnectées par des ponts peptidiques, conférant rigidité mécanique et résistance à la pression osmotique.

Paroi des bactéries Gram positif

Paroi épaisse de peptidoglycane mesurant entre $20$ et $80\text{ nm}$, ancrée à la membrane cytoplasmique par des acides lipotéichoïques et enrichie en acides teichoïques pour maintenir l'homéostasie des cations.

Paroi des bactéries Gram négatif

Structure pariétale complexe et fine constituée d'une couche mince de peptidoglycane ($2$ à $7\text{ nm}$) située dans l'espace périplasmique, surmontée d'une membrane externe asymétrique portant des lipopolysaccharides (LPS).

Lipopolysaccharide (LPS)

Endotoxine intégrée dans le feuillet externe de la membrane externe des bactéries Gram négatif, formée de trois régions : le lipide A ancré dans la membrane, le core polysaccharidique (Kdo et heptose) et la chaîne O-spécifique (antigène O).

Lipide A

Constituant phospholipidique hydrophobe du LPS composé d'un disaccharide phosphorylé de glucosamine lié à des chaînes d'acides gras, responsable de la toxicité endotoxinique et de la diminution de fluidité membranaire.

Lipoprotéine de Braun

Protéine structurale abondante de la paroi des bactéries Gram négatif reliant par covalence la fine couche de peptidoglycane au feuillet interne de la membrane externe.

Coloration de Gram

Coloration différentielle mise au point par Hans Christian Gram reposant sur la structure de la paroi, colorant les bactéries à peptidoglycane épais en violet (Gram positif) et celles à paroi mince décolorées par l'alcool en rose-rouge (Gram négatif).

Capsule bactérienne

Enveloppe externe inconstante et gélatineuse composée d'eau ($95\%$) et de polysaccharides ou glycoprotéines, portant l'antigène K (ou Vi), masquant les déterminants antigéniques pariétaux et bloquant l'opsonisation phagocytaire.

Flagelle bactérien

Appendice locomoteur hélicoïdal filamenteux de $12$ à $30\text{ nm}$ de diamètre, constitué d'un filament de flagelline, d'un coude ou crochet, et d'un corpuscule basal rotatif ancré dans les enveloppes cellulaires.

Ciliature bactérienne

Mode d'organisation spatiale des flagelles à la surface de la bactérie : monotriche (un seul flagelle polaire), amphitriche (un à chaque pôle), lophotriche (touffe de flagelles polaires) ou péritriche (flagelles répartis sur tout le pourtour).

Antigène H

Déterminant antigénique thermolabile porté par la flagelline des bactéries mobiles (particulièrement les entérobactéries), utilisé dans le schéma de Kauffman-White pour définir les sérovars de Salmonella.

Pili communs (ou fimbriae)

Appendices de surface courts ($2$ à $3\,\mu\text{m}$) et rigides formés de sous-unités de piline ($17\text{ kDa}$) et d'adhésines à leur extrémité, facilitant la fixation aux cellules hôtes et augmentant la virulence.

Pili sexuels

Appendices protéiques tubulaires longs ($1$ à $20\,\mu\text{m}$) et peu nombreux ($1$ à $10$ par cellule), codés par le plasmide F chez les cellules $F^+$, indispensables à la reconnaissance et au rapprochement des bactéries lors de la conjugaison.

Endospore bactérienne

Forme cellulaire déshydratée de dormance produite par sporulation chez certains bacilles (genres Bacillus et Clostridium), résistante à la chaleur ($100^\circ\text{C}$, $20\text{ min}$), aux UV et aux désinfectants grâce à son cortex enrichi en dipicolinate de calcium.

Scissiparité

Mode de reproduction asexuée des bactéries au cours duquel une cellule s'allonge, réplique son chromosome, construit un septum médian par synthèse pariétale et membranaire, et se scinde en deux cellules filles identiques.

Bactérie autotrophe

Bactérie capable d'utiliser le dioxyde de carbone ($\text{CO}_2$) comme unique source de carbone pour synthétiser sa matière organique.

Bactérie hétérotrophe

Bactérie nécessitant des substrats carbonés préexistants (glucides, alcools, acides organiques) comme source de carbone et d'énergie pour assurer sa croissance.

Bactérie prototrophe

Bactérie capable de se développer sur un milieu de culture minimum constitué d'eau, d'ions inorganiques, d'une source d'azote et d'une source de carbone sans apport de facteur de croissance particulier.

Bactérie auxotrophe

Bactérie incapable de synthétiser un facteur de croissance spécifique (acide aminé, base azotée, vitamine) suite à une altération métabolique, rendant indispensable l'apport exogène de cette molécule dans le milieu de culture.

Types respiratoires bactériens

Classification des bactéries selon leurs exigences en dioxygène déterminée en milieu gélose viande-foie : aérobie strict, aérobie-anaérobie facultatif, anaérobie tolérant, anaérobie strict et micro-aérophile.

Bactérie mésophile

Micro-organisme dont la température optimale de multiplication se situe entre $20^\circ\text{C}$ et $40^\circ\text{C}$, avec un optimum thermique moyen de $37^\circ\text{C}$ typique des flores commensales et des pathogènes humains.

Courbe de croissance bactérienne

Cinétique de multiplication en milieu fermé non renouvelé décrivant l'évolution de la turbidité et du nombre de bactéries viables à travers cinq phases successives : latence, exponentielle, ralentissement, stationnaire et déclin.

Phase de latence

Première période consécutive à l'ensemencement d'un milieu au cours de laquelle le taux de croissance est nul ($\mu = 0$), mise à profit par la cellule pour synthétiser les enzymes requises pour assimiler les nutriments du nouveau milieu.

Gélose Chapman

Milieu sélectif et d'orientation contenant une concentration élevée en chlorure de sodium ($7{,}5\%$) et du mannitol, sélectif des espèces halotolérantes du genre Staphylococcus et différenciant les fermenteurs du mannitol par acidification au jaune du rouge de phénol.

Gélose Drigalski

Milieu sélectif contenant du désoxycholate de sodium et du cristal violet inhibant la croissance des bactéries Gram positif, employé pour isoler les bacilles Gram négatif non exigeants et tester leur capacité à fermenter le lactose via le virage du bleu de bromothymol.

Biofilm bactérien

Communauté microbienne multicellulaire structurée enchâssée dans une matrice autoproduite de polymères extracellulaires adhérente à une surface biotique ou abiotique, offrant une protection collective face aux forces de cisaillement, aux antiseptiques et au système immunitaire.

Protéine H-NS

Protéine structurante du nucléoïde bactérien de $15{,}5\text{ kDa}$ ($137$ acides aminés) se liant à l'ADN pour exercer une répression transcriptionnelle globale à large spectre et moduler négativement la topologie du chromosome.

Protéine HU

Protéine de compaction du nucléoïde agissant comme antagoniste de H-NS en ouvrant l'architecture de l'hélice d'ADN pour exposer les régions promotrices et stimuler la transcription des gènes nécessaires à la survie bactérienne.

Opéron

Ensemble d'unités cistroniques adjacentes codant pour des protéines d'une même voie métabolique, régulées de manière coordonnée sous le contrôle d'un promoteur unique et transcrites en un ARN messager polycistronique.

Opéron lactose (lac)

Opéron catabolique inductible comprenant les gènes de structure lacZ ($\beta$-galactosidase), lacY (perméase) et lacA (transacétylase), réprimé par le tétramère LacI et activé par fixation de l'allolactose et du complexe AMPc-CRP.

Opéron tryptophane (trp)

Opéron anabolique répressible regroupant cinq gènes de biosynthèse (trpEDCBA), dont la transcription est bloquée lorsque le produit final (le tryptophane, agissant comme co-répresseur) s'associe au répresseur TrpR pour permettre son arrimage à l'opérateur.

Mutation non-sens

Mutation ponctuelle convertissant un codon sens en un codon stop (UAA, UAG ou UGA), interrompant prématurément la traduction et entraînant la synthèse d'une chaîne polypeptidique tronquée souvent non fonctionnelle.

Mutation faux-sens

Substitution nucléotidique altérant un triplet de telle sorte qu'il code pour un acide aminé distinct, modifiant la structure primaire de la protéine et pouvant induire des modifications phénotypiques ou une perte de fonction.