bactéries (faune & Flore). 1 PRÉSENTATION bactéries, êtres vivants unicellulaires microscopiques, se reproduisant par scissiparité et dont le noyau n'est pas délimité par une membrane : les bactéries sont des procaryotes (terme signifiant en grec « avant le noyau «, par opposition aux eucaryotes -- « vrai noyau «). L'étude des bactéries constitue la bactériologie. 2 CARACTÈRES GÉNÉRAUX Bien que leur nom dérive du grec baktêria, « bâton « (choisi par Ferdinand Cohn, 1828-1898), les bactéries ont des formes variables : bâtonnet, sphérique, ou encore spirille. Leur taille varie de 0,02 micromètre (millième de millimètre) pour les nanobactéries à 0,75 mm pour Thiomargarita namibiensis, visible à l'oeil nu. La plupart mesurent toutefois entre 0,5 et 100 µm. On trouve des bactéries dans tous les milieux : l'air, les sols, l'eau, la glace, les sources d'eau chaude, jusque dans les cheminées hydrothermales des fonds océaniques où elles métabolisent le soufre. Les bactéries constituent, par leur multiplication rapide et par la variété de leurs activités chimiques, un groupe d'une importance capitale pour l'équilibre du monde vivant. La plupart des bactéries ne sont pas mobiles, mais certaines disposent d'un appareil locomoteur. Celui-ci, appelé flagelle, est une sorte d'appendice en forme d'hélice. Il est inséré à l'une des extrémités de la cellule. Quelques espèces sont pourvues d'une série de flagelles, disposés sur les faces latérales. D'autres espèces sont couvertes de nombreux petits « poils «, les pilis, qui ne jouent aucun rôle dans la locomotion, mais interviennent dans les processus d'adhésion des bactéries à un support. Les bactéries participent à d'innombrables processus biologiques. Par exemple, elles sont responsables de la bioluminescence de certains poissons, insectes (lucioles par exemple), etc. En symbiose avec des êtres vivants (insectes xylophages, par exemple), elles permettent la digestion de la cellulose. Dans les meules de foin et les silos à grains, elles génèrent assez de chaleur pour provoquer une combustion spontanée. Certaines bactéries, les bactéries méthanogènes, qui décomposent les matières organiques en milieu anaérobie, produisent du méthane : le « gaz des marais « caractéristique des eaux stagnantes. Les bactéries contribuent également, par certains processus d'oxydation, à la formation de minerai de fer, d'ocre ou de minerai de manganèse. 3 CLASSIFICATION Dans la classification standard du monde vivant en cinq règnes, les bactéries constituent celui des procaryotes, qui se distinguent des eucaryotes par le fait que leur matériel génétique (ADN) n'est pas isolé du reste du contenu cellulaire par une membrane. Par ailleurs, les bactéries se différencient des virus par leur taille plus élevée et par leur mode de reproduction autonome (les virus sont incapables de se développer en dehors d'une cellule vivante). On connaît environ 1 600 espèces de bactéries, parmi lesquelles on distingue deux grands groupes : les archéobactéries et les eubactéries. Les premières, appelées aussi Archea, regroupent des organismes qui vivent dans des milieux extrêmes, comme les bactéries méthanogènes, qui produisent du méthane à partir de dioxyde de carbone et d'hydrogène, les bactéries halophiles, qui vivent dans les eaux hypersalées (de 120 g/l à 160 g/l), les thermophiles, qui se développent dans des sources chaudes (près de 100 °C), mais aussi des espèces capables de tirer leur énergie de composés soufrés, ou encore de se multiplier dans des milieux hyperacides. Les archéobactéries forment une catégorie à part, des études biochimiques ayant montré qu'elles sont aussi différentes des autres bactéries qu'elles le sont des eucaryotes. Les eubactéries, que l'on désigne communément par le seul vocable bactéries, groupent toutes les autres formes. Elles sont généralement classées à partir de différents critères morphologiques ou physicochimiques : o la structure de la paroi cellulaire, qui permet de distinguer les bactéries à parois fines, de type Gram négatif (Gram -), celles à paroi épaisse de type Gram positif (Gram +), les formes dépourvues de parois et enfin, celles qui présentent des parois constituées d'un matériau différent du polypeptide typique de la plupart des bactéries ; o leurs besoins en oxygène : les bactéries aérobies se développent en présence d'oxygène, et les anaérobies en l'absence de cet élément ; o leur capacité à réaliser la fermentation ; o leur aptitude à former des spores, qui permettent à certaines espèces de résister à des conditions extrêmes ; o leur forme : sphérique (cocci ou microcoques), en bâtonnet (bacilles), ou spiralée (spirochètes). De nombreuses espèces sont toutefois très polymorphes, adoptant une forme ou une autre en fonction des conditions dans lesquelles elles sont placées. Il existe de nombreuses classifications des bactéries, qui prennent en compte un ou plusieurs de ces critères. Les méthodes d'études récentes conduisent à l'élaboration d'un nouveau type de classement basé, notamment, sur le métabolisme et sur les ressemblances ou leurs dissemblances au niveau génétique (par analyse de l'ADN). 4 GÉNÉTIQUE ET REPRODUCTION Le matériel génétique de la cellule bactérienne se présente sous la forme d'un double brin d'ADN circulaire, le chromosome bactérien. De nombreuses bactéries comportent également des brins d'ADN supplémentaires, circulaires eux aussi, appelés plasmides. Ces plasmides portent des gènes qui codent pour des caractéristiques comme la résistance aux antibiotiques, se répliquent de façon autonome (indépendamment du chromosome) et ne sont pas indispensables à la survie de la bactérie. Le taux de mutations spontanées des bactéries est très élevé, surtout lorsqu'elles sont placées dans un environnement défavorable. Les bactéries se reproduisent de façon asexuée, par scissiparité (une simple division cellulaire). Le matériel génétique est tout d'abord dupliqué, puis la bactérie s'allonge, se contracte en son milieu et se divise, formant deux cellules filles identiques à la cellule mère. Ainsi, la descendance d'une cellule bactérienne est un clone de cellules génétiquement identiques, appelé colonie. Certaines bactéries se divisent toutes les 20 à 40 min. Dans des conditions favorables, à raison d'une division toutes les 30 min, une seule cellule aura produit, en quinze heures seulement, un milliard de cellules-filles, colonie visible à l'oeil nu. En revanche, dans de mauvaises conditions, certaines espèces produisent des spores, formes dormantes de la cellule, capables de supporter des conditions extrêmes de température ou de sécheresse. Ce mode de multiplication ne permet pas de brassage génétique entre cellules. Le phénomène de conjugaison, en revanche, assure ce brassage : c'est un mécanisme d'échange génétique qui fait intervenir une bactérie « mâle « (donneuse) et une bactérie « femelle « (receveuse) de la même espèce. Les deux bactéries impliquées s'accolent l'une à l'autre, puis la bactérie donneuse fournit tout ou partie d'un plasmide à la receveuse. Certaines bactéries, comme Agrobacterium tumefaciens par exemple, peuvent transférer des plasmides à des espèces bactériennes différentes, voire même à des cellules de végétaux supérieurs dont elles sont les hôtes. Cette particularité, nommée transformation, est utilisée en agronomie pour produire des variétés de plantes génétiquement modifiées. 5 MODES DE NUTRITION ET ÉCOLOGIE On distingue, en fonction de leur mode de nutrition, les bactéries saprophytes, qui puisent leur énergie de matière organique morte (débris ou cadavres animaux ou végétaux), les symbiotes, qui vivent sur ou dans les organismes vivants avec bénéfice mutuel, les commensales (qui ne nuisent pas à leur hôte) et les parasites. Les saprophytes jouent un rôle capital dans le cycle des éléments, la composition du sol et la dégradation de la matière organique morte. Ces bactéries décomposent, en effet, les matières mortes en éléments qui les constituent, créant ainsi des nutriments disponibles pour les plantes (voir cycle du carbone ; cycle de l'azote). Il existe de nombreuses espèces de bactéries symbiotiques ; leurs hôtes sont animaux ou végétaux. Dans les tissus humains, elles vivent dans le tube digestif (c'est le cas de Escherichia coli) et sur la peau. Les bactéries symbiotiques sont également indispensables dans le processus de fixation de l'azote : des espèces comme les Rhizobium forment des nodules sur les racines des légumineuses ou de certains arbres et fixent l'azote atmosphérique sous une forme organique assimilable par les végétaux (ce qui permet à ces derniers de se développer sur des sols pauvres en azote organique). Les bactéries commensales prélèvent leurs nutriments sur des organismes vivants, mais sans leur causer de dommage. Les bactéries parasites, en revanche, peuvent détruire les végétaux ou les animaux sur lesquels ils vivent. C'est le cas des bactéries qui déclenchent des maladies, chez les animaux comme chez les végétaux. 6 BACTÉRIES PATHOGÈNES POUR L'HOMME Le pouvoir pathogène des bactéries varie considérablement en fonction des espèces et dépend à la fois de la virulence de la souche bactérienne et de l'état de l'organisme hôte, c'est-à-dire de l'efficacité de son système immunitaire. Il existe environ deux cents espèces de bactéries pathogènes pour l'espèce humaine. Parmi les germes responsables des maladies les plus graves, on trouve les bactéries du choléra, du tétanos, de la gangrène gazeuse, de la lèpre, de la peste, les bacilles de la dysenterie, de la tuberculose, de la syphilis, de la fièvre typhoïde, de la diphtérie, de la brucellose (ou fièvre de Malte) et de plusieurs formes de pneumonie. Les effets pathogènes des bactéries sur les tissus peuvent prendre plusieurs formes : o action locale directe, comme dans le cas de la gangrène gazeuse, causée par Clostridium perfringens ; o effets mécaniques, par exemple lorsqu'une masse de bactéries obstrue un capillaire sanguin, provoquant une embolie infectieuse ; o nocivité de la réaction de l'organisme face à l'infection bactérienne, telle que la formation de cavités pulmonaires dans la tuberculose, ou encore la destruction des tissus cardiaques par les anticorps lors d'une fièvre rhumatismale ; o effets pathogènes dus aux toxines sécrétées par les bactéries, qui constituent des poisons pour les tissus. Les toxines sécrétées diffèrent généralement avec chaque espèce bactérienne. 7 APPLICATIONS INDUSTRIELLES ET GÉNIE GÉNÉTIQUE Les bactéries sont impliquées dans la détérioration des aliments. Certaines d'entre elles, comme la bactérie responsable du botulisme (Clostridium botulinum), peuvent provoquer des intoxications alimentaires. Mais les bactéries sont aussi d'une grande importance dans de nombreux processus industriels. Les capacités de fermentation de différentes espèces sont utilisées pour la production de fromages, de yaourts, de vinaigres et de choucroute. D'autres bactéries sont utilisées pour le tannage du cuir, la confection de tabac, la production de fibres textiles, d'enzymes, de polysaccharides et de détergents. La possibilité d'intégrer dans le chromosome bactérien des gènes de cellules appartenant à d'autres organismes, y compris des gènes de végétaux supérieurs, d'animaux et même des gènes humains, est à la base du génie génétique. Ce dernier a permis la production industrielle par des bactéries de substances telles que des hormones ou des antigènes. 8 SUBSTANCES ANTIBACTÉRIENNES Des micro-organismes variés, dont certains champignons et bactéries, synthétisent des substances toxiques pour certaines bactéries. Ces substances, telles la pénicilline et la streptomycine, sont connues sous le nom d'antibiotiques. Elles agissent soit en tuant les bactéries (antibiotiques bactéricides), soit en les empêchant de se développer et de se reproduire (bactériostatiques). Les antiseptiques sont des substances capables de tuer les bactéries, que l'on utilise pour désinfecter la peau ou les muqueuses.
