Bactéries : structure, reproduction, maladies

Bref aperçu

• Bactéries – Définition : organismes unicellulaires microscopiques sans noyau cellulaire
• Les bactéries sont-elles des organismes vivants ? Oui, car ils remplissent des critères nécessaires (comme le métabolisme, la croissance, la reproduction).
• reproduction bactérienne : asexuée par division cellulaire
• maladies bactériennes : par exemple tétanos, diphtérie, coqueluche, scarlatine, infection à chlamydia, gonorrhée, amygdalite bactérienne, pneumonie bactérienne, otite moyenne bactérienne, salmonellose, listériose, tuberculose, choléra, typhoïde, peste
• Traitement des infections bactériennes : Antibiotiques
• Vaccination contre les bactéries : possible par exemple contre la diphtérie, la coqueluche, le tétanos, les infections à méningocoques et à pneumocoques, le choléra, la fièvre typhoïde

Que sont les bactéries?

Les bactéries sont des organismes microscopiques unicellulaires et les organismes vivants les plus anciens sur terre. On les trouve sous de nombreuses espèces différentes et on les trouve pratiquement partout dans le monde : dans l'air, l'eau et le sol, au plus profond de la croûte terrestre et au sommet des plus hautes montagnes, dans les sources chaudes, ainsi que dans l'Arctique et l'Antarctique.

Les bactéries constituent de loin la plus grande proportion de la flore humaine normale (plus quelques autres comme les champignons et les parasites). La flore normale désigne l’ensemble des micro-organismes qui colonisent naturellement l’organisme. Si les experts ne considèrent qu'un seul site précis de colonisation, ils parlent par exemple de flore intestinale (ensemble de toutes les bactéries naturelles de l'intestin).

De plus, quelques espèces de bactéries peuvent provoquer des maladies chez l’homme. Ces types de bactéries pathogènes pour l’homme ne représentent qu’environ un pour cent de toutes les espèces bactériennes connues.

Structure des bactéries

La taille des bactéries varie de 0.1 à 700 micromètres (un micromètre = un millième de millimètre). Cela rend les bactéries beaucoup plus grosses que les virus, mais dans la plupart des cas encore plus petites que les cellules humaines.

Paroi cellulaire et flagelles

Dans de nombreux cas, la paroi cellulaire bactérienne est rigide, donnant ainsi à la bactérie une forme fixe (par exemple, bactéries sphériques ou en forme de bâtonnet). De plus, il existe des bactéries hélicoïdales avec une paroi cellulaire plus fine et relativement flexible. Cela permet à la cellule bactérienne de se déplacer avec des mouvements hélicoïdaux (et autres). Les bactéries à paroi cellulaire rigide, en revanche, possèdent généralement de longs flagelles filamenteux avec lesquels elles peuvent se déplacer (voir ci-dessous : Classification par flagelles).

Il existe également quelques bactéries dépourvues de parois cellulaires. Citons par exemple les mycoplasmes (bactéries parasites qui peuvent néanmoins se reproduire) et les espèces de thermoplasmes (bactéries thermophiles dotées d'une membrane plasmique stable qui vivent dans les sols volcaniques par exemple).

Capsule

La plupart des bactéries s'entourent en outre extérieurement d'une capsule (voir ci-dessous : classification selon l'encapsulation). Il s’agit d’une couche protectrice relativement bien définie et très dense de sucres ou d’éléments constitutifs de protéines (acides aminés).

Membrane cellulaire et cytoplasme

À l’intérieur de la paroi cellulaire d’une cellule bactérienne, une membrane cellulaire est attachée, comme on la retrouve avec une structure similaire dans les cellules animales (y compris humaines). Certaines bactéries possèdent également une membrane cellulaire externe. Il entoure la paroi cellulaire.

À l'intérieur de la cellule, c'est-à-dire dans le cytoplasme, se trouve le matériel génétique de la cellule bactérienne, appelé génome bactérien, ainsi que diverses autres structures cellulaires (telles que les ribosomes pour la synthèse des protéines). Parfois, les bactéries contiennent du matériel génétique supplémentaire sous forme de plasmides.

Génome bactérien

Le génome bactérien contient toutes les informations génétiques de la cellule bactérienne nécessaires à la vie (informations sur la structure, le métabolisme, la reproduction). Il est constitué d'ADN double brin (abréviation d'acide désoxyribonucléique), c'est-à-dire d'une chaîne double brin de certains sucres et d'autres éléments constitutifs. Le matériel génétique des cellules animales est également constitué d’ADN. Il existe cependant des différences significatives entre les cellules animales et bactériennes :

• Cellules animales : Le génome de l’ADN est situé séparément du reste du cytoplasme dans son propre compartiment entouré d’une membrane : le noyau. De plus, il est organisé de manière linéaire, c'est-à-dire qu'il est présent sous forme de chromosomes individuels (fils d'ADN quasi individuels).

Les plasmides

En plus du chromosome bactérien, le cytoplasme de certaines bactéries contient d'autres petits anneaux d'ADN double brin, simples ou multiples, appelés plasmides. Ils contiennent des informations génétiques dont une cellule bactérienne n’a pas besoin dans des conditions de vie normales, mais qui peuvent lui conférer un avantage de survie dans des conditions difficiles.

Cela peut être, par exemple, le modèle d’une toxine qui tue d’autres bactéries. La capacité d'une cellule bactérienne à être résistante à un antibiotique particulier peut également être stockée dans des plasmides.

Les antibiotiques sont des médicaments particulièrement efficaces contre les bactéries. Ils font donc partie du traitement standard d’une infection bactérienne.

Les plasmides sont répliqués indépendamment du chromosome bactérien et distribués plus ou moins aléatoirement aux deux cellules filles lorsqu'une bactérie se multiplie par division cellulaire.

La conjugaison prend quelques minutes, mais n'est possible qu'entre certains types de bactéries.

Bactéries contre virus

La différence la plus importante est que les bactéries ont un métabolisme et peuvent se reproduire de manière indépendante – ce qui n’est pas le cas des virus. Apprenez-en davantage sur la comparaison entre virus et bactéries dans l’article Virus.

Quelles bactéries existe-t-il ?

Actuellement, environ 5,000 XNUMX espèces de bactéries sont connues. En fait, il y en a probablement beaucoup plus : les experts soupçonnent qu’il existe des centaines de milliers de types différents de bactéries dans le monde.

Les germes peuvent être classés selon différents critères ; les plus courants sont :

Classement par coloration

Les bactéries peuvent être classées selon la couleur qu’elles prennent lorsqu’elles entrent en contact avec certains agents colorants. La méthode de coloration la plus courante pour identifier les bactéries est appelée coloration de Gram. Selon cela, une distinction est faite entre :

• Bactéries à Gram positif : elles deviennent bleues après l’ajout d’une certaine substance chimique. Les exemples incluent les agents pathogènes de la diphtérie et du charbon, les pneumocoques (causant la pneumonie, la méningite, la sinusite et l'otite moyenne, par exemple) et les streptocoques (déclencheurs possibles de la pneumonie et de l'amygdalite, entre autres).
• Bactéries à Gram négatif : elles prennent une couleur rouge lorsqu'elles sont colorées par Gram. Citons par exemple les agents pathogènes de la coqueluche, de la typhoïde, du choléra et de la peste.

La structure différente des parois a également des conséquences pratiques en médecine, notamment dans le traitement des infections bactériennes : certains antibiotiques ne sont efficaces que contre les bactéries à Gram positif, d'autres uniquement contre les bactéries à Gram négatif.

Classement selon la forme

Il existe trois formes bactériennes de base :

• bactéries sphériques : Ces bactéries arrondies à ovales (également appelées cocci) se regroupent souvent de manière typique : en groupes de deux, quatre ou huit, en grappes plus grandes (staphylocoques) ou en chaînes plus ou moins longues (streptocoques).
• Bactéries en forme de bâtonnet : Les bactéries en forme de bâtonnet, minces ou dodues, peuvent être présentes seules (comme les bactéries typhoïdes) ou dans des positions différentes les unes par rapport aux autres (comme les bactéries diphtériques). Les bactéries en forme de bâtonnet qui ont besoin d'oxygène pour vivre (aérobies) et peuvent former des spores (voir ci-dessous) sont également appelées bacilles (comme les bactéries du charbon).
• bactéries hélicoïdales : selon leur apparence exacte, ces bactéries sont divisées en quatre groupes : les spirilles (par exemple, l'agent causal de la fièvre par morsure de rat), les borrélies (par exemple, l'agent causal de la maladie de Lyme), les tréponèmes (par exemple, la bactérie de la syphilis), et leptospire (par exemple, l'agent causal de la leptospirose).

Classification selon la pathogénicité

• bactéries pathogènes facultatives : ces bactéries ne provoquent des maladies que dans certaines circonstances, par exemple lorsque le système immunitaire est affaibli.
• germes pathogènes obligatoires : En quantité suffisante, ils provoquent toujours une maladie, par exemple la salmonelle.

Les bactéries naturellement présentes dans le corps peuvent également provoquer des maladies – par exemple si elles se propagent de manière excessive en raison d'un système immunitaire affaibli ou si elles pénètrent aux mauvais endroits du corps (par exemple, des bactéries intestinales qui pénètrent dans l'urètre ou le vagin). d'une mauvaise hygiène des toilettes). Elles appartiennent donc aux bactéries pathogènes facultatives.

Classification selon les flagelles

La plupart des bactéries portent des flagelles sur leur surface externe, grâce auxquels elles sont mobiles. Les experts distinguent les formes de flagellation suivantes :

• flagellation monotriche : un seul flagelle, par exemple bactérie du choléra
• flagelles lophotrichous : plusieurs flagelles disposés en une ou deux touffes, par exemple espèce Pseudomonas
• flagelles péritriches : plusieurs flagelles répartis sur toute la surface externe de la cellule bactérienne (flagelles tout autour), par exemple Salmonella (agent causal de la salmonellose et de la fièvre typhoïde)

Classification selon l'encapsulation

La bactérie Haemophilus influenzae, par exemple, est encapsulée. Entre autres choses, il peut provoquer une méningite, une otite moyenne, une bronchite, une pneumonie et – comme Haemophilus influenzae de type B (HiB) – une laryngite.

Parmi les formes encapsulées de bactéries figurent également les pneumocoques (Streptococcus pneumoniae). Ils provoquent généralement une pneumonie, mais parfois d'autres maladies infectieuses bactériennes.

Classification selon la formation de spores

Dans des conditions de vie défavorables, certaines bactéries peuvent former des formes permanentes au métabolisme considérablement réduit – appelées spores. Contrairement aux cellules métaboliquement actives (végétatives), celles-ci peuvent résister à des conditions environnementales extrêmement défavorables telles que la chaleur et le froid et rester viables pendant des années, voire des décennies. Dès que les conditions s’améliorent à nouveau, la spore se transforme à nouveau en cellule bactérienne végétative.

Les spores sont en fait des bactéries à l’état dormant.

Les bactéries sporulées comprennent principalement des représentants des genres Bacillus et Clostridium, par exemple l'agent pathogène du charbon (Bacillus anthracis) et les agents pathogènes du tétanos (Clostridium tetani) et du botulisme (Clostridium botulinum).

Classification selon le rapport à l'oxygène

Les bactéries anaérobies obligatoires (anaérobies) sont exactement le contraire des bactéries aérobies obligatoires : elles ne peuvent pas se développer et prospérer en présence d’oxygène – même de petites traces d’oxygène peuvent tuer ces bactéries en peu de temps. Contrairement aux aérobies, elles ne peuvent pas éliminer les radicaux toxiques de l’oxygène (les bactéries aérobies disposent à cet effet d’enzymes spéciales telles que la catalase). Les bactéries anaérobies obligatoires obtiennent leur énergie nécessaire soit par fermentation, soit par respiration dite anaérobie.

Les bactéries anaérobies facultatives sont tolérantes à l’oxygène : elles peuvent se développer avec ou sans oxygène. Lorsque l’oxygène est présent, ils obtiennent l’énergie dont ils ont besoin grâce à la respiration cellulaire « normale » (aérobie), tout comme le font les bactéries aérobies et les cellules animales et humaines. Dans un environnement sans oxygène, en revanche, leur production d'énergie s'effectue par fermentation ou respiration anaérobie.

Les bactéries aérotolérantes peuvent prospérer sans problème en présence d’oxygène, mais ne peuvent pas l’utiliser pour produire de l’énergie.

Classification selon les exigences de température

Selon la plage de température que les bactéries préfèrent ou tolèrent, on distingue trois groupes de bactéries :

• bactéries psychrophiles : elles se développent mieux entre cinq et dix degrés Celsius. La température minimale qu'ils peuvent tolérer est de -5 à -3 degrés, selon les espèces bactériennes, et leur température maximale est de 15 à 20 degrés, selon les espèces.
• Bactéries mésophiles : Leur température optimale est de 27 à 37 degrés. La température peut descendre jusqu'à un maximum de 20 à 25 degrés. En revanche, la température ne doit pas monter au-delà de 42 à 45 degrés.
• Bactéries thermophiles : Elles se sentent plus à l’aise entre 50 et 60 degrés. Selon le type de bactérie, la température ne doit pas descendre en dessous de 40 à 49 degrés et ne doit pas dépasser 60 à 100 degrés.

Classification selon la taxonomie

Comme les autres organismes vivants, les bactéries sont classées selon des critères scientifiques en différents niveaux hiérarchiques tels que les familles, les genres et les espèces. Certaines espèces de bactéries peuvent également être divisées en différents types (souches bactériennes) – en fonction de facteurs héréditaires et de leur composition chimique.

Comment les bactéries se reproduisent-elles ?

Les bactéries se reproduisent de manière asexuée par division cellulaire :

La vitesse à laquelle les bactéries peuvent se multiplier dépend du type de bactérie et des conditions environnementales. Dans des conditions optimales, de nombreuses bactéries peuvent doubler leur nombre en seulement vingt minutes.

Lorsque nous parlons de croissance bactérienne, nous entendons l’augmentation du nombre de cellules bactériennes. Il est déterminé comme le nombre de cellules par millilitre.

Quelles maladies sont causées par des bactéries ?

Il existe diverses maladies causées par des bactéries. Voici une petite sélection :

• Scarlatine : Cette maladie infectieuse bactérienne très contagieuse est causée par les streptocoques A sphériques à Gram positif (Streptococcus pyogenes).
• Autres infections streptococciques : Un streptocoque peut également provoquer une otite moyenne, une amygdalite, un érysipèle, une pneumonie et un rhumatisme articulaire aigu, entre autres. Les streptocoques B (S. agalactiae) sont des déclencheurs possibles de méningite et d'infections de plaies, par exemple. D'autres streptocoques peuvent apparaître, par exemple sous forme de bactéries carieuses.
• Infections à pneumocoques : les pneumocoques sont également des streptocoques qui se présentent généralement par paires (diplocoques). Plus précisément, il s’agit de Streptococcus pneumoniae. Cette bactérie est un agent pathogène typique de la pneumonie, mais peut également provoquer, entre autres, des méningites, de l'oreille moyenne ou des sinusites.
• Infections à méningocoques : les méningocoques sont des bactéries de l'espèce Neisseria meningitis. Les infections par ces germes se manifestent généralement sous la forme d’une méningite ou d’un « empoisonnement du sang » bactérien (septicémie).
• Gonorrhée (gonorrhée) : Cette MST est également causée par la bactérie Neisseria, cette fois Neisseria gonorrhoeae (également appelée gonocoque). Traitée à temps, la gonorrhée guérit généralement sans conséquences. Sinon, il existe un risque de séquelles tardives permanentes telles que l'infertilité.
• Infections à chlamydia : Il existe différents types de chlamydia (certaines avec des sous-groupes) qui peuvent provoquer différents tableaux cliniques, par exemple une conjonctivite, des infections des organes urinaires et génitaux (telles que l'urétrite, cervicite ou prostatite) et une pneumonie.
• Coqueluche : la bactérie à Gram négatif Bordetella pertussis est généralement à l'origine de cette « maladie infantile », qui touche également de plus en plus d'adolescents et d'adultes.
• Diphtérie : des symptômes tels qu'une toux aboyante, des difficultés à avaler et une haleine fétide et sucrée sont causés par la toxine de la bactérie à Gram positif en forme de bâtonnet, Corynebacterium diphtheriae.
• Tuberculose : Mycobacterium tuberculosis est la cause la plus fréquente de cette maladie infectieuse grave à déclaration obligatoire.
• Infections à E. coli : Escherichia coli est une bactérie à Gram négatif dont il existe plusieurs souches. Certains d’entre eux vivent naturellement dans les intestins de personnes en bonne santé. D'autres souches d'E.coli peuvent cependant provoquer des infections, par exemple au niveau du tube digestif ou urinaire (comme la diarrhée et la cystite).
• Salmonellose (intoxication par la salmonelle) : Ce terme fait référence aux maladies infectieuses et aux intoxications alimentaires causées par un sous-groupe spécifique de bactéries Salmonella. Cela comprend, entre autres, la fièvre typhoïde et paratyphoïde.
• Infection à Listeria (listériose) : Cette intoxication alimentaire est causée par une bactérie à Gram positif de l'espèce Listeria monocytogenes. Elle s'accompagne de nausées, de vomissements et de diarrhée. Il peut être contracté en mangeant des aliments contaminés tels que des produits laitiers, des légumes crus ou de la viande insuffisamment chauffée.
• Choléra : La bactérie à Gram négatif Vibrio cholerae est responsable de maladies diarrhéiques graves, qui surviennent principalement dans les zones où les conditions d'hygiène sont médiocres.

Bactériémie et septicémie

Normalement, on ne trouve pas de bactéries dans le sang. S’il y en a, on parle de bactériémie. Cela peut se produire, par exemple, lorsqu'une personne saigne des gencives suite à un brossage vigoureux des dents ou se coupe avec un couteau de poche. Les bactéries peuvent également pénétrer dans la circulation sanguine lors d’infections bactériennes (telles que la pneumonie bactérienne) ou lors d’une intervention dentaire ou médicale.

La bactériémie ne provoque pas toujours de symptômes si le système immunitaire élimine rapidement la bactérie.

Toutefois, surtout chez les personnes dont le système immunitaire est affaibli, les bactéries peuvent provoquer une infection (par exemple une inflammation de la paroi interne du cœur = endocardite) si elles restent suffisamment longtemps et en plus grand nombre dans le sang. La conséquence peut être une réaction très violente de tout le corps, appelée sepsis (« empoisonnement du sang »). Dans le pire des cas, cela peut entraîner la mort. Cependant, le risque de décès varie considérablement selon les cas. Cela dépend, entre autres, du type de bactérie impliqué et de la rapidité avec laquelle le patient est traité.

Bactéries : Transmission ou infection

Par exemple, les gens peuvent être infectés par la salmonelle par frottis : si les personnes souffrant de diarrhée liée à la salmonelle ne se lavent pas soigneusement les mains après être allées aux toilettes, elles peuvent transférer les germes vers des objets (comme les poignées de porte, les couverts). Si une personne en bonne santé touche ces objets puis se saisit la bouche, le nez ou les yeux, elle peut être infectée. Une infection directe de personne à personne par frottis est également possible lorsque des personnes infectées serrent la main d’une personne en bonne santé dont les mains sont contaminées.

Cependant, la salmonelle se transmet principalement via des aliments contaminés. Cette voie d'infection existe également pour certaines autres bactéries telles que Listeria (agent causal de la listériose) et des représentants du genre Campylobacter (agent causal de maladies diarrhéiques contagieuses).

Ces dernières, comme la salmonelle et certaines autres bactéries, peuvent également être transmises par l'eau contaminée.

Dans certains cas, l'infection est possible lors de rapports sexuels, comme dans le cas de la chlamydia et de l'agent causal de la gonorrhée (gonocoques).

Infection bactérienne : traitement

Certains antibiotiques sont efficaces contre de nombreux types de bactéries différents (antibiotiques à large spectre ou à large spectre), tandis que d'autres ciblent des groupes spécifiques de bactéries (antibiotiques à spectre étroit ou à spectre étroit).

Les groupes d'antibiotiques bien connus comprennent les pénicillines, les céphalosporines, les tétracyclines et les antibiotiques macrolides.

Toutes les infections bactériennes ne nécessitent pas un traitement aux antibiotiques. Alternativement ou en complément, d'autres mesures peuvent être utiles, qui ne ciblent pas spécifiquement les bactéries, mais soulagent au moins les symptômes (par exemple, douleur et médicaments anti-inflammatoires).

Vaccination contre les bactéries

Certaines maladies infectieuses causées par des bactéries peuvent être évitées grâce à la vaccination. Le vaccin administré stimule le système immunitaire à développer des anticorps spécifiques contre l'agent pathogène bactérien en question (immunisation active). Cela arme le système immunitaire au cas où une « véritable » infection par ces bactéries surviendrait plus tard. L’infection peut ainsi être étouffée à un stade précoce ou au moins affaiblie.

Exemples de vaccins disponibles contre les bactéries :

• Vaccination contre la diphtérie
• Vaccination contre la coqueluche
• Vaccination contre le tétanos (également disponible sous forme de vaccination passive, dans laquelle des anticorps prêts à l'emploi sont injectés)
• Vaccination contre Haemophilus influenzae type b (vaccination HiB)
• Vaccination contre le méningocoque
• Vaccination contre le choléra
• Vaccination contre la typhoïde

Certains de ces vaccins sont disponibles sous forme de préparations combinées de différentes compositions. Par exemple, le vaccin Td protège simultanément contre les bactéries du tétanos et de la diphtérie.