Principes de microbiologie Cours en ligne eBug destins

Principes de microbiologie Cours en ligne e-Bug destinés aux enseignants de SVT, infirmières scolaires, étudiants en santé. Contact: touboul. p@chu-nice. fr Conception: groupe de travail e-Bug France

Au terme de ce module • Vous aurez un aperçu historique de la découverte et de l’évolution de la perception des micro-organismes et de leurs rôles; • Vous pourrez décrire succinctement les 4 catégories de micro-organismes : bactéries, virus, fungi, protistes; • Vous pourrez citer des infections humaines liées à chacune de ces catégories. Microbiologie 2

“Microbes” Eucaryotes (présence Procaryotes (absence de membrane nucléaire) – Bactéries d’une membrane nucléaire) – Protistes Plasmodium falciparum Escherichia coli – Champignons (terme obsolète) = Mycota ou Fungi Acaryotes (organismes acellulaires) – Virus Bactériophage T microbiologie-medicale. fr Virus de la dengue: https: //www. flickr. com/photos /ajc 1/1437910835 Candida albicans http: //www. e-bug. eu/senior_pack. aspx? cc=fr&ss=3&t=Coll%C 3%A 8 ges-Introduction%20 aux%20 Microbes Microbiologie 3

Nos ancêtres les microbes • • Premiers organismes vivants Durée sur la terre : 3, 5 x 109 années Homme : 4 x 106 années Omniprésents Adaptables : peuvent se diviser toutes les 20 minutes Essentiels Mais parfois pathogènes Microbiologie 4

Identification van Leeuwenhoek 1677 Diabolisation Réhabilitation Pasteur 1867 Fermentation Fleming 1928 Pénicilline Valorisation Préservation Beijerinck 1901 Fixation de l’azote par les bactéries Microbiologie 5

Identification • Par l’inventeur du microscope Van Leeuwenhoek en 1677 • Notion d’animalcules • Hypothèse de la génération spontanée • Théorie microbienne: – Origine et rôles reconnus par Pasteur en 1859 Microbiologie 6

Diabolisation • Responsabilité pour les maladies infectieuses identifiée par Pasteur. • La notion d’ennemi à combattre a conduit à l’utilisation croissante et indiscriminée de désinfectants, savons antibactériens, le tout encouragé par l’industrie…. • Les maladies infectieuses restent la 1ère cause de mortalité dans les pays à faible revenu. • Amalgame microbes utiles –microbes pathogènes persistant de nos jours. • Aspect culturel : assimilation hygiène = pureté. Microbiologie Image 7

Réhabilitation • Pasteur 1850 : – levures et fermentation • Beijerinck 1901 – Fixation de l’azote et fertilité des sols • Fleming 1928 – Découverte de la pénicilline • Rôles bénéfiques de la flore intestinale – digestion – synthèse de vitamines – immunité…. http: //microbiologie-medicale. fr Microbiologie Image Wikimedia commons 8

Valorisation • Utilisation dans l’industrie : (exemples) – Produits alimentaires: • • pain, laitages, bière, vin, – etc. . – Base pour la synthèse d’antibiotiques: – Pénicilline, streptomycine… – Synthèse, à partir de bactéries transformées, de : • Insuline, vitamines…. • Bio-éthanol… • Enzymes (détergents)… Microbiologie 9

Préservation • Prise de conscience – Du rôle essentiel des microorganismes dans la biosphère – De la menace pesant sur la diversité microbienne du fait • du mode de vie, du régime alimentaire; • de la dégradation des écosystèmes; • de l’utilisation large des antimicrobiens : antibiotiques, désinfectants… • Notion d’écosystème microbien à protéger – À l’échelle planétaire : métabolisme des végétaux, océans…. – A l’échelle de l’organisme humain et animal : protection de l’organisme-hôte : microbiote Microbiologie 10

Ordres de grandeur Microbiologie 11

Bactéries 5 x 1030 espèces bactériennes sur la Terre Colonisent tous les écosystèmes de la planète La majorité se trouve dans le sol et les océans < 1% de ces bactéries présentes chez les animaux dont environ 109 dans le corps humain • La plupart sont bénéfiques ou anodines pour l’homme : flore intestinale, cutanée, orale, nasopharyngée, vaginale… • Des espèces pathogènes : campylobacter, choléra… • Des espèces au pouvoir pathogène variable suivant les souches ou les circonstances (colibacilles, pneumocoques, méningocoques…) • • Pour en savoir plus, cliquez ici Microbiologie 12

Bactéries Adaptées à tous les milieux, y compris extrêmes de température, de p. H, de pression, d’atmosphère. • ADN chromosomique circulaire • Plasmides: molécules d’ADN extrachromosomique parfois porteuses de gènes de résistance aux antibiotiques. Microbiologie 13

Bactéries • Identification par critères : – morphologiques : sphères (coques), bâtonnets (bacilles), spires (bactéries spiralées) – de coloration membranaire : Gram-positif ou négatif, acido-alcoolo-résistance (bacille tuberculeux)… – métaboliques : activités enzymatiques – génétiques : séquençage de l’ADN • Pathogénicité liée – aux mutations génétiques fréquentes, favorisées par la pression de sélection (antibiotiques…) – à la sécrétion de toxines – à la dissémination des bactéries dans des organes cibles spécifiques – à la réaction inflammatoire de l’organisme – à la réceptivité de l’hôte et aux conditions du milieu rencontré Microbiologie 14

Virus • • • 400 000 espèces estimées 1 Parasites intracellulaires obligatoires Acide nucléique : ADN ou ARN Enveloppe Absence de capacités métaboliques propres Acide nucléique Réplication uniquement possible au sein d’une cellule-hôte Glycoprotéine Capacité d’infecter des cellules animales, végétales, bactériennes (bactériophages) Bactériophage • Responsables de la plupart des infections respiratoires (rhume, grippe, bronchite, angine virale, otite virale…. ) • Fréquence des mutations (expliquant par ex la nécessité d’un nouveau vaccin grippal chaque année) – par erreur de réplication – ou sous l’effet de la pression de sélection (par ex antiviraux sur le VIH… ) • Potentiel cancérigène (oncovirus) : hépatite B, papillomavirus… Microbiologie 15

Virus • Identification par : – – – culture virale (difficile) et microscopie électronique détection d’anticorps antiviraux produits par l’hôte infecté détection d’antigènes viraux détection d’ADN ou d’ARN spécifiques par PCR techniques de séquençage de l’ADN • Dans la cellule-hôte 3 situations possibles : – Multiplication suivie de lyse cellulaire : rougeole, grippe, hépatites, Ebola … – Etat latent : varicelle, herpès, zona… – Intégration du génome viral dans le génome de la cellule-hôte : VIH, papillomavirus … mais aussi modification du génome des différentes espèces hôtes au cours de l’évolution, accroissant ainsi la diversité génétique Pour en savoir plus, cliquez ici Microbiologie 16

Fungi (Champignons) • Vaste ensemble d’organismes eucaryotes pouvant être micro- ou macroscopiques • 100 000 espèces décrites à ce jour • Structure uni- ou pluri-cellulaire • Effets bénéfiques : – – – décomposition de la matière organique production végétale élaboration des aliments (levures : pain, vin, bière, fromages…) industries biotechnologiques synthèse de substances antimicrobiennes (pénicillines…) composante du microbiome humain (commensaux de la bouche et de l’intestin) Microbiologie 17

Fungi • Identification par critères : – – morphologiques de coloration membranaire détection d’antigènes fongiques par PCR (Amplification en chaîne par polymérase) des gènes • Pathogénicité (mycoses): – Mycoses superficielles (peau et muqueuses): dermatophytes, candidoses… – Mycoses des organes profonds (souvent chez des personnes fragilisées) : aspergillose, cryptococcose… Pour en savoir plus, cliquez ici Microbiologie 18

Protistes • • Organismes eucaryotes unicellulaires 300 000 espèces estimées Rôle dans les cycles biogéochimiques et réseaux trophiques Certains sont des parasites pathogènes pour l’homme : – Plasmodium : agent du paludisme – Amibe : agent de l’amibiase – Toxoplasmes : agent de la toxoplasmose Pour en savoir plus, cliquez ici Microbiologie 19

Conclusion • Les micro-organismes constituent la catégorie d’êtres vivants la plus abondante; • Chacune des classes actuellement définies, bactéries, virus, champignons, protistes, comporte des milliers d’espèces; • Traditionnellement considérés comme ennemis du genre humain, ils sont désormais reconnus comme jouant un rôle essentiel dans la biosphère et dans le corps humain, constituant un écosystème à protéger; • La consommation excessive et inappropriée d’antibiotiques menace cet écosystème dont dépend notre santé. Microbiologie 20