les microrganisme

I. Introduction

Les caractéristiques de chacun des deux grands groupes de micro-organismes sont abordées : les eucaryotes possédant un noyau et les procaryotes qui n’en ont pas. Les procaryotes se subdivisent en archéobactéries, bactéries primitives et eubactéries, bactéries vraies. Les eucaryotes sont regroupés selon leur affinité : animale, végétale ou fongique.

Ensuite, la taille et les besoins des micro-organismes sont décrits.

Peu de micro-organismes sont pathogènes, surtout depuis les règles de base de l’asepsie définies par Louis Pasteur. Leur activité est même essentielle à la vie sur Terre : quelques actions des bactéries sont exposées.


II. Définition

Les micro-organismes sont des êtres vivants microscopiques, invisibles à l’œil nu : ils doivent être observés au microscope.
On appelle microbiologie, la science qui étudie les micro-organismes.

III. Historique

Dès l’Antiquité, on croyait à l’existence d’agents infectieux transmissibles, invisibles à l’œil nu. Les micro-organismes seront observés pour la première fois en 1677 par Antoine van Leeuwenhoek et son microscope.
A partir de 1857, Louis Pasteur met en évidence le rôle des micro-organismes dans les fermentations lactique et alcoolique.
En 1884, Hans Christian Gram développe une technique de coloration (nommée « coloration de Gram ») qui permet la classification des bactéries.
Il faudra attendre 1928 pour qu’Alexander Fleming découvre les propriétés antibactériennes de la pénicilline ; puis 1997 pour que le premier génome bactérien (celui d’Escherichia coli) soit séquencé.
A. Antoine van Leeuwenhoek (1632-1723)


Antoine van Leeuwenhoek a amélioré le microscope en 1677, en polissant des lentilles à la main. Cet outil qui grossissait 300 fois a ainsi permis la découverte des bactéries. C’est le premier à avoir étudié les micro-organismes et la biologie cellulaire.
B.Louis Pasteur (1822-1895)

A partir de 1854, Pasteur étudie les processus de fermentation. Ses recherches s’étaleront sur 15 ans. Il constate, grâce au microscope, que toutes les fermentations sont l’œuvre de micro-organismes : les ferments.
En 1862, grâce à l’expérience du ballon «à col de cygne», il démontre qu’un liquide reste inaltéré en prenant la précaution de le mettre à l’abri des micro-organismes. En revanche, si ce liquide est laissé à l’air libre, de nombreux microbes s’y développent. (C’est la découverte de la notion de stérilité d’un milieu).
Louis Pasteur isolera 3 germes entre 1878 et 1880 : le streptocoque, le staphylocoque et le pneumocoque. En affirmant que chaque maladie a son microbe et que celui-ci vient de l’extérieur dehors, Pasteur établit les règles de bases de l’asepsie.
En 1880, Pasteur travaille sur le choléra des poules. Il découvre que les animaux ne meurent pas si on leur injecte la culture d’un microbe vieilli. De plus, ces mêmes poules inoculées quelques jours plus tard avec une culture très virulente, demeurent en parfaite santé : elles sont vaccinées. Louis Pasteur réussit à affaiblir le virus de la rage en suspendant une moelle contaminée dans un bocal dont l’air est asséché. Il applique pour la première fois, avec succès, son vaccin antirabique à un jeune garçon, Joseph Meister, le 6 juillet 1885.

IV. Classification et caractéristiques

On distingue les micro-organismes procaryotes qui ne possèdent pas de noyau, comme les bactéries et les Archaéa, et les micro-organismes eucaryotes qui possèdent un noyau, comme les champignons, les levures, les algues et les protozoaires.


1. Les archéobactéries

Les archéobactéries sont des bactéries primitives qui se distinguent des eubactéries (bactéries « vraies ») par certains caractères biochimiques comme la constitution de la membrane cellulaire ou le mécanisme de réplication de leur ADN (Acide DésoxyriboNucléique).
Le groupe des archéobactéries ou Archaea ne comprend essentiellement que des espèces anaérobies, c’est-à-dire n’ayant pas besoin d’oxygène.
Elles sont très diversifiées. Certaines sont connues pour leur capacité à vivre dans des milieux extrêmes et occupent des niches écologiques qu’elles sont souvent seules à occuper comme les milieux très acides, très salés ou très chauds. Par exemple, Acidophilus thermophilus s’est adaptée aux conditions (acides et brûlantes) de vie dans les geysers. D’autres vivent dans des milieux plus courants comme le sol, la mer ou l’intestin des animaux.
2. Les eubactéries[/color]

On retrouve les bactéries dans notre quotidien, sol, nourriture…
[color=red]B. Les eucaryotes

Les eucaryotes ont un système membranaire interne enfermant des organites comme le noyau, les mitochondries ou les vacuoles. Le noyau contient le matériel génétique de la cellule. Les mitochondries libèrent l’énergie fournie par les aliments : ce sont les centrales énergétiques de la cellule. Les vacuoles sont de petites cavités membranaires chargées d’une multitude de fonction dont la décomposition de substances absorbées par la cellule (digestion).
Ils présentent un cytosquelette interne constitué de tubules et de filaments qui peuvent se contracter. Ils sont essentiels pour les mouvements internes et la division (mitose) de la cellule.
Les protistes regroupent les êtres vivants mobiles et unicellulaires. Le règne des protistes se divise principalement en trois groupes : les protozoaires à affinités animales, les protophytes à affinités végétales et les myxomycètes à affinité fongique.
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Les protozoaires

Ils se trouvent dans le sol, l’eau douce, l’eau de mer, mais aussi comme parasites des animaux et des Hommes.
Les protozoaires ne possèdent pas de paroi cellulaire. Ils se nourrissent par endocytose : le protozoaire émet dans la direction de sa proie des protubérances cytoplasmiques (pseudopodes) qui l'enveloppent, puis les pseudopodes se rejoignent, et la proie est alors enfermée dans une vésicule dans le cytoplasme-même. Elle sera digérée grâce à l'intervention d'enzymes digestives.
Remarque : selon la taille du matériel absorbé, on distingue la pinocytose (ingestion de fluides ou de macromolécules) et la phagocytose (absorption de grosses particules voire de cellules).
Parmi les protozoaires, on peut citer les amibes avec leurs pseudopodes, les ciliés qui possèdent deux noyaux (macro et micronucléus) et les sporozoaires qui sont des parasites.
Les algues

Contrairement aux champignons et aux protozoaires, les algues ont des pigments chlorophylliens. Ce sont des êtres vivants capables de photosynthèse dont le cycle de vie se déroule généralement en milieu aquatique.
Les algues sont présentes dans le sol, les plantes, l’eau douce et l’eau de mer.
Elles sont autotrophes, c’est-à-dire qu’elles ont la capacité de produire de la matière organique en procédant à la réduction du carbone minéral (dioxyde de carbone). Cela s'accompagne d'un prélèvement de sels minéraux dans le milieu.
La majorité des protophytes constitue le phytoplancton.
Les champignons

Les champignons sont présents dans le sol, les plantes, les débris végétaux, le lichen. Ils peuvent être parasites de l’Homme, des animaux et des plantes.
Les champignons sont absorbotrophes (ils se nourrissent par absorption). Ils secrètent des enzymes qui digèrent des polymères dans le milieu extérieur : ce mécanisme chimique transforme par exemple les glucides en petites molécules qui sont ainsi absorbées.
Parmi les champignons on peut citer les levures. Ce sont des champignons unicellulaires qui provoquent la fermentation de matières organiques animales ou végétales. Elles sont employées pour fabriquer le pain, la bière, le vin (dans ce dernier cas, Saccharomyces cerevisiae intervient – cf Annexe 1).
Les lichens (association champignon-algue)

Un lichen est une association entre un champignon hétérotrophe (ascomycète) et une algue verte (cyanobactérie). Cette symbiose est durable et reproductible: elle donne naissance à de nouveaux individus.
Le champignon fournit le support, les sels minéraux et la réserve d'humidité, tandis que l'algue apporte les nutriments issus de la synthèse chlorophyllienne.

V. Taille des micro-organismes

Un microscope optique peut distinguer les objets de moins d’un micromètre tandis qu’un microscope électronique peut détailler ceux inférieurs à 0,1 nanomètre (milliardième de mètre).
La taille moyenne des cellules bactériennes est de 0.5 à 1 micromètre (millionième de mètre). (Certaines bactéries ont une taille de plus de 50 micromètres. On connaît même une exception : Thiomargarita namibiensis, découverte en 1999, pouvant atteindre 1 mm de diamètre, visible à l’œil nu).
Les cellules eucaryotes ont un diamètre allant de 5 à 30 micromètres. Une bactérie mesure environ le dixième de la taille d’une cellule animale ou végétale.
La principale raison de cette taille réduite est le rapport entre la surface et le volume :si la cellule devient trop grosse, il lui devient impossible d’effectuer les échanges de nutriments et de déchets. Dans une cellule, les nutriments sont dirigés là où ils sont nécessaires mais il n’y a ni veines, ni artères pour leur transport : les molécules diffusent à l’intérieur de la cellule. Un tel système de transport ne peut plus fonctionner lorsque la cellule atteint une trop grande taille : un réseau de membranes internes existe alors.
VI. Besoin des micro-organismes

A. Lieux de vie

Comme nous l’avons vu au IV, les micro-organismes sont rencontrés dans tous les types d’environnements présents dans la nature, c’est-à-dire dans tous les écosystèmes. On les trouve dans le sol, les eaux douces, les mers, l’air. Certaines archéobactéries appelées « extrêmophiles » vivent dans des milieux très hostiles comme les pôles, les déserts, les geysers, au fond de l’océan.
Selon le principe de la sélection naturelle par le milieu de Charles Darwin les conditions physico-chimiques de l’environnement sélectionnent les micro-organismes. (Voir annexe 4).
B. Association

De nombreux micro-organismes sont associés aux plantes et aux animaux avec lesquels ils entretiennent des relations de symbiose, de commensalisme ou de parasitisme.
La symbiose est une association durable entre deux êtres vivants et dont chacun tire bénéfice. Ils s’aident mutuellement à se nourrir, se protéger ou se reproduire. (Par exemple, Azospirillum lipoferum et les plants de maïs vivent en symbiose dans les sols).
Le commensalisme est un type d’association naturelle entre deux êtres vivants dans laquelle l'hôte fournit une partie de sa propre nourriture au commensal : il n’obtient en revanche aucune contrepartie évidente de ce dernier (la relation est à bénéfice non-réciproque).
On peut considérer le parasitisme comme un cas particulier de la prédation : le parasite se nourrit aux dépens de son hôte sans le tuer.
Certains micro-organismes sont pathogènes : ils peuvent donner des maladies aux plantes ou aux animaux. Par exemple, Agrobacterium tumefaciens est une bactérie du sol responsable de l’apparition sur de nombreuses espèces végétales, de la galle du collet (crown gall).
VII. Les bactéries

Les bactéries sont communément appelées microbes. Les bactéries sont des organismes vivants unicellulaires procaryotes, caractérisés par une absence de noyau et d’organites. L’ADN d’une bactérie est contenu dans un seul chromosome. Certaines bactéries n’ont aucune division interne, tout leur métabolisme s’effectue dans le cytoplasme ou sur la membrane cellulaire. Les ribosomes, petites structures nécessaires à la synthèse des protéines, sont dispersés dans le cytoplasme ou fixés à l’intérieur de la membrane plasmique.
A. Identification des bactéries

Coloration de Gram

Les bactéries sont généralement entourées d’une paroi cellulaire. Celle-ci permet l’identification de nombreux types de bactéries. La coloration de Gram est la méthode de coloration la plus utilisée en bactériologie médicale pour la classification des bactéries. On distingue :
- Les bactéries à Gram positif (colorées en violet ou mauve avec la coloration de Gram) ;
- Les bactéries à Gram négatif (colorées en rose par la technique de Gram).

Le résultat du test permet de choisir un antibiotique efficace en cas d’infection.
Les formes

Les bactéries se présentent sous des formes diverses :
- les cocci (ou coques) de forme ronde (ex. Streptococcus) ;
- les bacilles, bâtonnets allongés aux extrémités arrondies (ex. Lactobacillus) ;
- les formes intermédiaires ou coccobacilles (ex. les bactéries du genre Brucella) ;
- les spirilles de forme plus ou moins spiralée (ex. Azospirillum).
B. Mode de vie

Les eubactéries constituent en nombre de cellules, et en masse, la plus grande partie du vivant. On trouve des eubactéries dans presque tous les milieux où la vie se révèle possible.
Métabolisme

Toute vie a besoin d’énergie et de matières premières pour se développer, s’entretenir et se reproduire. Ce processus s’appelle le métabolisme.

Selon leurs sources de carbone, d’électron et d’énergie, on distingue différents types trophiques :
Les types les plus courants sont : les photolithoautotrophes, photoorganohétérotrophes, chimiolithoautotrophes et chimioorganohétérotrophes.

Quelques exemples :
- Les phototrophes tirent leur énergie de la lumière. Les cyanobactéries se servent de chlorophylle pour capter l’énergie solaire et fabriquer du glucose à partir du dioxyde de carbone et de l’eau. Par exemple, les sulfobactéries utilisent l’énergie solaire, le dioxyde de carbone et l’acide sulfurique pour élaborer des glucides et du soufre.
- Les chimiotrophes trouvent leur énergie d’éléments chimiques non organiques. Les bactéries vivant près des cheminées volcaniques au fond des mers tirent leur énergie de l’acide sulfhydrique