microbiologie (Biologie et Anatomie).

microbiologie (Biologie et Anatomie). 1 PRÉSENTATION microbiologie, domaine d'études s'intéressant aux organismes de taille microscopique, en particulier aux bactéries, aux protozoaires, aux virus ainsi qu'à certains champignons (levures) et algues unicellulaires de petite taille. La microbiologie englobe l'ensemble des disciplines biologiques qui concernent ces micro-organismes, notamment la bactériologie, la virologie et la parasitologie. La microbiologie, qui s'est développée de concert avec la microscopie, étudie non seulement la morphologie des micro-organismes, mais également leur mode de vie, leur métabolisme, leur structure moléculaire, leurs éventuelles propriétés pathogènes et leurs caractéristiques antigéniques (propres à susciter une réponse du système immunitaire). 2 HISTORIQUE 2.1 Naissance de la microbiologie La naissance de la microbiologie correspond à la découverte, grâce au microscope, de l'existence d'une vie minuscule, notamment dans des gouttes d'eau ou autres surfaces : c'est le naturaliste hollandais Antonie Van Leeuwenhoek qui, le premier, en 1683, observe de tels micro-organismes (bactéries et protozoaires), qu'il baptise « animalcules «. 2.2 Essor de la discipline Ce n'est toutefois qu'à partir de la seconde moitié du XIXe siècle que les connaissances en microbiologie évoluent vraiment, avec, d'une part, Louis Pasteur (souvent considéré comme le père de la microbiologie moderne) et, d'autre part, Robert Koch (qui découvre l'agent responsable de la tuberculose, le bacille de Koch). Ce développement est tout particulièrement stimulé par les implications médicales de la microbiologie. Ainsi, les travaux des deux chercheurs et de leurs élèves permettent de mettre en évidence un certain nombre de micro-organismes pathogènes, des bactéries, des unicellulaires parasites, etc. De plus, Pasteur, à la suite d'une conférence donnée à la Sorbonne en 1864, fait admettre un principe capital pour l'avancement des recherches : les micro-organismes, comme tous les autres êtres vivants, n'apparaissent pas spontanément, mais à partir de « germes « existants (c'est le coup final porté à la théorie de la génération spontanée, controversée depuis déjà deux siècles). Le champ de la microbiologie s'élargit, passant des bactéries et de l'ensemble des agents pathogènes microscopiques aux champignons unicellulaires, les levures, dont Pasteur démontre le rôle dans la fermentation alcoolique. 2.3 La question de la classification des micro-organismes La classification des micro-organismes se fonde d'abord sur leur morphologie. Les bactéries de forme allongée sont ainsi baptisées bacilles, celles en chaînettes streptocoques. Les savants essaient ensuite de répartir l'ensemble des micro-organismes dans les deux règnes établis par Aristote (le règne animal et le règne végétal) : en effet, si Van Leeuwenhoek les a tous qualifiés de « petits animaux «, on constate assez vite que certains ont des caractéristiques végétales (par exemple une activité de photosynthèse). Cependant, la répartition entre les deux règnes s'avère impossible pour un certain nombre d'organismes, qui possèdent à la fois des caractères animaux et végétaux (voir classification des espèces). Par ailleurs, les agents pathogènes invisibles même au microscope (tel celui de la rage, étudié par Pasteur) continuent à être appelés virus. C'est à la fin du XIXe siècle que le biologiste allemand Ernst Haeckel groupe l'ensemble des bactéries dans un règne à part, celui des monères. Par ailleurs, diverses expériences permettent d'améliorer grandement les connaissances sur la structure des bactéries. Ainsi, Hans Christian Joachim Gram (1853-1938) met au point la méthode de coloration qui porte son nom et permet de découvrir l'existence de deux grands types de bactéries : celles qui réagissent positivement à la réaction (bactéries dites Gram+) ont une paroi épaisse, tandis qu'une réaction négative signale une paroi très fine (bactéries Gram-). 2.4 XXe À la fin du siècle : les grandes avancées XIXe siècle et au début du XXe, des microbiologistes tel le Russe Sergueï Winogradsky, considéré comme le fondateur de l'écologie microbienne, entreprennent des recherches sur le métabolisme des bactéries (études initiées par Pasteur). Il établit que les bactéries fonctionnent selon deux modes : l'aérobiose, qui est fondée sur la consommation d'oxygène, et l'anaérobiose, qui permet aux bactéries de vivre dans un milieu totalement dépourvu d'oxygène. En outre, les bactéries ne synthétisent pas toutes les mêmes protéines ni les mêmes toxines dans le milieu. Winogradsky découvre les bactéries chimiosynthétiques ; met en évidence le rôle des micro-organismes dans le cycle de l'azote, et devient l'un des premiers à étudier les bactéries symbiotiques. En revanche, il faut attendre le premier tiers du XXe siècle pour que les virus soient mieux connus. En effet, si, dans les années 1905, un certain nombre de microbiologistes démontrent que les maladies à virus connues sont bien dues à des agents pathogènes minuscules et non à des toxines, les virus restent invisibles, et leur nature inconnue, jusque dans les années 1930. En 1935, un virus est enfin isolé et cristallisé : celui de la mosaïque du tabac, par le biochimiste américain Wendell Stanley. C'est en 1938 que des virus sont pour la première fois observés en tant que tels, avec l'invention de la microscopie électronique. Les recherches actuelles emploient les technologies nouvelles mises à la disposition de la biologie : le microscope à balayage électronique, les techniques de la biologie moléculaire (comme le séquençage de l'ADN), etc. Aussi la classification des micro-organismes se fonde-t-elle aujourd'hui sur leur structure moléculaire. Ainsi, les bactéries forment l'ensemble des procaryotes, c'est-à-dire des cellules dont le matériel génétique, sous forme d'ADN, est libre dans le cytoplasme et non inclus dans un noyau, tandis que les autres organismes unicellulaires sont classés parmi les eucaryotes (dont le génome est enfermé dans le noyau cellulaire). Parmi ces unicellulaires eucaryotes, on distingue les protistes (groupe réunissant les unicellulaires animaux et végétaux) et les levures, qui sont classées dans le règne des champignons. En outre, au sein de chacun de ces groupes, une classification plus fine a été peu à peu mise en place, en fonction de leurs caractéristiques propres. Les virus, quant à eux, forment un monde à part, à la limite du vivant (ils ne peuvent en effet en aucune façon se reproduire par eux-mêmes, mais doivent obligatoirement parasiter une cellule vivante). Enfin, la découverte en 1982 des prions, par Stanley Prusiner et son équipe, a ouvert la voie à une nouvelle branche de la microbiologie. Les prions, simples protéines dépourvues de matériel génétique, suscitent encore bien des interrogations quant à leur mode de fonctionnement et à leur transmission. 3 APPLICATIONS Les applications de la microbiologie sont nombreuses : industrie agroalimentaire, agriculture, environnement, médecine, etc. Ainsi, on utilise la fermentation alcoolique que réalisent les levures pour fabriquer le pain ou la bière, la fermentation lactique pour les fromages, etc. Dépollueurs, certains micro-organismes dégradent des substances polluantes rejetées dans la nature. Les bactéries, ainsi que de nombreux unicellulaires eucaryotes, sont d'importants outils de la recherche génétique et permettent par ailleurs la production en grande quantité de protéines et hormones diverses (voir organismes génétiquement modifiés). En médecine, la microbiologie permet de comprendre les mécanismes d'infection, de développement et de survie des agents pathogènes. Une connaissance approfondie des mécanismes aux niveaux moléculaire et cellulaire autorise en effet une lutte efficace contre un nombre très important de maladies. Les avancées techniques permettent aujourd'hui une étude accélérée des agents pathogènes « nouveaux « découverts chaque année. Une illustration magistrale en est le virus du sida, qui, alors qu'il n'est identifié que depuis 1983 (la maladie elle-même n'étant connue que depuis 1981), est aujourd'hui l'un des virus les mieux connus du point de vue de sa structure et de son fonctionnement. Citons enfin le rôle de la microbiologie dans la mise au point de nouveaux vaccins, dans la compréhension des phénomènes épidémiologies, etc. La microbiologie a, en outre, permis de compléter les théories évolutives, en particulier sur l'apparition des cellules eucaryotes. Ainsi, la ressemblance structurale et moléculaire des mitochondries (organites cellulaires eucaryotes) avec certaines bactéries (qui ont probablement été les premiers organismes à avoir peuplé la Terre) suggère que l'origine des cellules eucaryotes réside dans la colonisation, par des bactéries, d'autres cellules ( voir origine de la vie). Microsoft ® Encarta ® 2009. © 1993-2008 Microsoft Corporation. Tous droits réservés.