Les travaux de Pasteur sur les
ferments démontrent absurdité de l'idée de génération spontanée. Il démontra
ceci grâce à cette expérience:
Si l'on isole l'infusion de l'air ambiant, il n'y a pas de
contamination : le milieu est stérile. Les premiers travaux sur les infusions
de foin de Pasteur, ont été repris par Tyndall : il faisait subir une
pasteurisation mais observait toujours un développement. Il a donc mis au point
une méthode à plusieurs chauffages : la tyndallisation. Cette technique est
utilisée contre les bacillus.
II\ Rôle
Ce fut
l'avènement de la microbiologie médicale. Celle-ci a été permise par Koch et
par Pasteur. Ces deux chercheurs ont trouvé un protocole sur les agents
causants des maladies. Les premiers essais ont été réalisés sur les moutons
avec la maladie du charbon (bacillus anthracis). Le bacille de Koch a pour nom
systématique : Mycobactérium tuberculosis.
Le but de
la microbiologie est de trouver les micro-organismes responsables des maladies.
Brefeld a eu l’idée d’un milieu de culture solide et Pétri a eu l’idée de la
boite du même nom.
La
vaccination est une mise en contact de formes atténuées d’agents microbiens. La
première vaccination est celle contre la rage qui a été réalisée vers 1880.
1\ La
période moderne
a\
1918 à 1928 et de 1928 à 1952.
C’est à ce
moment là que l’on a de nouvelles identifications de maladies et de micro-organismes.
En 1928, Flemming travail sur Staphylococcus sp. mais sa boite est contaminée
par un pénicillium : il y a inhibition de l’activité de
Staphylococcus : c’est le premier antibiotique.
b\
Travail sur Escherichia coli.
Depuis 20 ans, c’est l’avènement du génie génétique. On a
assisté à l’apparition de techniques de clonage, d’addition de gènes… le plus
souvent grâce à des plasmides de bactéries. Ces travaux ont généralement été
réalisés sur Escherichia coli.
Présentation
I\ Généralités
On utilise
(ou on a utilisé) plusieurs mots pour parler des micro-organismes :
microbe, animal pur, germes, ferments, protistes. Ce sont des organismes
unicellulaires, pluricellulaires ou coloniaux à l’intérieur desquels n’a pas
lieu de différenciation cellulaire. On observe toutefois des cas spéciaux comme
chez les virus, les champignons et des algues. Toutefois, de nombreuses
bactéries ne peuvent se développer seules : elles forment donc des
colonies (on parle alors de myxobactéries). Certains signaux cellulaires sont
assez puissants pour faire se regrouper une colonie bactérienne. Chez les
cyanobactéries, on observe des cellules spécialisées comme les hétérocystes.
II\
Caractéristiques
Les
micro-organismes sont partout, nombreux car très diversifiés sur un plan
taxonomique (on parle de pléiomorphisme). Ces organismes occupent tous les
milieux en quantité importante. Ils ont en plus de grandes capacités
métaboliques.
III\ Eléments de
classification
On a trois domaines :
Les Eucaryotes
Les Eubactéries
Cc
Les procaryotes
Les Archéons
·
Les eucaryotes sont
présents dans quatre règnes : chez les protistes, les végétaux, les
mycètes et chez les animaux.
·
Chez les eubactéries ont
trouve par exemple Escherichia coli.
·
Chez les archéons, on trouve des organismes de
type extrémophiles, thermoacidophiles, dans les dorsales océaniques. Ils ont
une structure interne qui est intermédiaire entre celle des procaryotes et des
eucaryotes.
IV\ La théorie
des endosymbiontes
La
principale différence entre les procaryotes et les eucaryotes est la présence
d’organites chez les cellules eucaryotes. On note aussi la présence de stérols
spécifiques aux eucaryotes. On trouve des glycérophospholipides membranaires
chez les eubactéries et les eucaryotes qui sont toutefois différents. Ces
molécules sont aussi présentent chez les archéons mais leur composition est
intermédiaire entre les deux autres.
Chez les
eucaryotes, on trouve des diester d’acide gras. Chez les archéons on trouve des
diéther d’alcool polyisoprénoïdes qui sont des précurseurs des stérols.
La partie
commune :
·
Les ribosomes : chez
les eucaryotes ils ont de type 80S et de type 70S chez les procaryotes. Ils ont
le siège d’action de la streptomycine.
·
La membrane plasmique
bactérienne n’est pas qu’une membrane d’échanges comme chez les eucaryotes,
mais aussi une membrane de synthèses.
·
Les cyanobactéries
possèdent des thylacoïdes comme les végétaux (mais pas de chloroplastes).
·
L’ADN : chez les
procaryotes, il est sous forme d’un brin circulaire (un seul chromosome). Cet
ADN n’est pas associé à des histones. La duplication est réalisée au moment de
la division cellulaire.
·
Le brassage
génétique : il se réalise pendant la fusion des deux gamètes chez les
eucaryotes. Ce processus n’existe pas chez les procaryotes : dans ce cas,
la cellule mère va donner deux cellules filles identiques entre elles et à la
mère. Les rares changements observés ont lieu quand ce micro-organisme réalise
des échanges de brin d’ADN avec le milieu extérieur.
·
La taille : elle peut
aller de 10Å pour les virus jusqu’à 100µm pour les protozoaires.
·
Les différentes
formes :
-
Les archéons : On
trouve par exemple Méthanobactérium qui assure la réaction CO2àCH4.
-
Les eubactéries :
elles sont divisées en deux sous-groupes selon la constitution de leur paroi.
On trouve les gram+ et les gram-.
-
Les eucaryotes : on
les trouve dans trois règnes distincts : les animaux, les végétaux et les
mycètes (ou Fungi ou champignons).
Parmi le groupe des mycètes, on prend l’exemple d’une
levure comme saccharomyces cerevisae. Comme espèce de moisissure coenocytique,
on trouve Pénicillium roquefortii (protiste).
Parmi les protozoaires, on trouve Plasmodium.
Chez les algues, on peut trouver chlorella, goniolax
(algue rouge), dinophysis, les diatomées (base de la nourriture des baleines).
Ecologie microbienne
Vers la fin
du 19ème et au début du 20ème siècle, Winogradsky et
Beijeriwck travaillent sur les bactéries, ayant plus un intérêt sur l’aspect
fonctionnel que sur l’aspect taxonomique.
I\ Les milieux
1\ Les eaux
Les eaux
contiennent une grande quantité de bactéries en suspension 10^4 bactéries de
micro-plancton par mL dans l’océan et 10^11/mL dans les égouts. On trouve de
10² à 10^5 algues microphytes par mL, de 100 à 1000 champignons par mL et
quelques milliers de prédateurs comme les paramécies : cet ensemble de
micro-organismes forme la boucle microbienne. On remarque que les
micro-organismes océaniques peuvent faire précipiter le CO2.
Les
substances nutritives : dans les milieux de culture, ces quantités de
substances sont exprimées en g/L alors qu’ailleurs, ces quantités sont
exprimées en mg (voir µg) par L. Quand il y a trop de nutriments, on assiste
alors à une eutrophisation du milieu qui va entraîner un dysfonctionnement et
une surproduction (surpopulation).
Tous les types micro-organismes
existent.
2\ Le sol
et les sédiments
Dans les
sols, on trouve peu de microphytes mais beaucoup de bactéries (10^7/g) de
moisissures (10^5/g) et d’actinomycètes (10^6/g). Ces organismes sont des
décomposeurs qui permettent une reminéralisation des sols. Dans un sol, il y a
un phénomène de stratification qui entraîne différentes teneurs dans les
éléments selon la strate. La respiration anaérobie sur le CO2 est appelée
méthanogenèse.
3\
L’atmosphère
On observe
une compartimentation à travers laquelle sont disséminés les micro-organismes
par émission de spores. La présence de ces organismes est fonction des
ressources présentes.
Animaux et
végétaux comme compartiments naturels
On trouve
trois types de micro-organismes :
-
Les pathogènes : ils
déclenchent des pathologies (maladies)
-
La microflore
commensale : c’est, par exemple, notre flore intestinale, avec Escherichia
coli.
-
Les symbiontes : ils
ont une capacité de relation complète (végétaux ou animaux avec des bactéries)
pour accomplir les fonctions qu’ils ne peuvent faire qu’à deux.
Exemple : la microflore des ruminants.
On trouve deux
chambres de cultures. La première chambre (le rumen) sert à la culture des
bactéries micro-cellulolytique (qui digèrent la cellulose). Cette flore est
ensuite digérée dans la seconde chambre (le tractus). Les Méthanobactérium du
rumen produisent du méthane (CH4).
III\ Les cycles
1\ Le
carbone
