Bactérie

Définition

Une bactérie est un micro-organisme unicellulaire procaryote, une cellule bactérienne du domaine Bacteria. Souvent bénéfiques, voire indispensables à la vie, des bactéries sont dangereuses, voire mortelles en causant des maladies (bactéries pathogènes). Celles de forme allongée sont appelées bacilles, et celles sphériques sont les cocci (coccus).

Schéma d'une bactérie :

Bactérie : schéma externe et interne d'une bactérie de type Pseudomonas, allongée. Certaines bactéries à Gram négatif communiquent ensemble pour induire une libération de toxines qui provoquent des maladies chez les personnes infectées. L'étude de la communication bactérienne via le transport de petites molécules, via un modèle informatique, permet de visualiser les interactions détaillées des molécules de communication.

Explications générales

Les bactéries sont les organismes les plus abondants de notre planète en nombre. Elles vivent dans tous les types d'habitats connus. Leur quantité dans l'intestin d'une personne est plus grande que le nombre total de cellules dans le corps humain.

Les bactéries (organismes bactériens) sont indispensables à la vie sur Terre. Elles se comptent par milliards dans tous les écosystèmes de tous les biomes. La taille d'une bactérie, microscopique, est de quelques micromètres de diamètre. La bactériologie étudie les bactéries, y compris dans l'eau du robinet pour en vérifier sa potabilité.

Les bactéries se distinguent des autres protistes par un certain nombre de caractères cytophysiologiques essentiels : absence de mitochondries intracytoplasmiques, appareil nucléaire différent dans sa structure, sans membrane nucléaire, et dans sa physiologie, sans mitose.

Un groupe de bactéries :

La bactérie, cellule bactérienne du règne Bacteria, nomme les microbes unicellulaires de forme allongée (bacilles) ou sphériques (coques, coccus).

La cellule bactérienne comprend obligatoirement un cytoplasme avec des inclusions, un appareil nucléaire, une membrane de nature cytoplasmique, dite membrane cytoplasmique, une paroi et, facultativement, une spore thermorésistante, des cils, une capsule, et dans certains groupes, des organites de reproduction tels que conidies, microcystes et corpuscules reproducteurs.

Les bactéries sphériques sont appelées "coccus" (cocci au pluriel, coque), les bactéries cylindriques allongées sont des "bacilles", et les bactéries en spirales ou hélicoïdales sont des "spirilles". Les variations sérologiques distinguables des bactéries sont appelées sérotypes.

Il y a présence dans la paroi cellulaire d'acide diaminopimélique, mais absence chez les plantes et les animaux (sauf chez les cyanobactéries). Les mucopolysaccharides pariétaux diffèrent et il y a absence de cellulose (sauf chez Acetobacter xylinum) et de chitine.

Types

Il existe principalement deux grands types de bactéries : les bactéries à Gram positif (paroi épaisse de peptidoglycane mais sans membrane externe) et celles à Gram négatif (à paroi cellulaire mince mais avec membrane externe). Les bactéries appartiennent ensuite à différents sous-types :

• les cocci à Gram positif ou négatif, telles les streptocoques Streptococcus (cocci en chaîne), les diplocoques (pneumocoques, à double cocci), les Sarcina, les staphylocoques Staphylococcus (cocci en amas), les lactocoques Lactococcus..., le genre Neisseria. Chaque coccus est de forme ronde;
• les bacilles Bacilli à Gram positif ou négatif, et de type fusiforme (dont les firmicutes à paroi épaisse) telles que Listeria, Clostridium, et les entérobactéries, Escherichia coli, les salmonelles Salmonella, Klebsiella (Klebsiella pneumoniae responsable des pneumonies), les pseudomonas, Haemophius, les légionnelles Legionnella, Helicobacter, les lactobacilles Lactobacillus... Chaque bacille est en forme de bâtonnet et il existe aussi des coccobacilles;
• les tréponèmes, à Gram négatif et de forme spiralée, comme Treponema pallidum (responsable de la syphilis);
• les vibrions;
• les spirilles;
• les leptospires Leptospira;
• les spirochètes telles que Borrelia;
• les mycobactéries (sans Gram) de formes fines et incurvées, comme celles responsables de la tuberculose (Mycobacterium tuberculosis);
• les chlamydiées Chlamydia (bactéries parasites intracellulaires des animaux) telle que Chlamydiae trachomatis à Gram indéterminé;
• les molliculites (sans paroi) telles que Mycoplasma, Ureaplasma, etc.;

Note : Cocci est le pluriel de coccus. Certaines bactéries sont aérobies et d'autres anaérobies. Chaque type de bactérie demande des antibiotiques différents pour les combattre.

Une bactérie glissante se déplace en glissant ou rampant doucement et lentement sur des surfaces humides, comme par exemple les cyanobactéries capables de fixer l'azote. Par exemple, une communauté microbienne de cyanobactéries, d'algues unicellulaires et d'autres organismes minuscules (bactéries et autres) vit au fond de la mer et sécrète des substances glissantes. Les sédiments boueux qu'ils produisent, avec beaucoup de bulles de gaz, agissent comme une patinoire pour les pierres une fois qu'elles se sont délogées.

Taille

La taille des bactéries est très variée : leur diamètre est compris entre environ 0,1 et 700 microns; pour la plupart des espèces connues, il est d'environ 0,6 à 1,0 µm. Leur longueur est plus grande avec des cellules individuelles entre environ 0,6 µm et 700 µm, mais les hyphes peuvent être encore plus longs, la plupart des bactéries ont une longueur de 1 à 5 microns.

Le volume de la plupart des bactéries est de l'ordre de 1 μm³. À quelques exceptions près, les cellules bactériennes individuelles ne peuvent pas être vues à l'oeil nu, car la résolution de l'oeil humain est d'environ 50 μm. Les mycoplasmes sont particulièrement petits, le diamètre du plus petit est d'environ 0,3 µm. De nombreuses cyanobactéries sont particulièrement grosses, leur diamètre est généralement compris entre 2 et 8 µm.

La plus grande bactérie connue à ce jour est Thiomargarita namibiensis : approximativement sphérique avec un diamètre de 300–700 μm, c'est-à-dire visible à l'oeil nu. Le volume de la plus grande bactérie (diamètre d'environ 700 µm, volume d'une sphère = 0,523 x d³) est environ 10 milliards de fois plus grand que le volume la plus petite (diamètre d'environ 0,3 µm).

Découverte

La bactérie a été découverte en 1668 par le naturaliste hollandais Antoine van Leeuwenhoek (1632–1723), constructeur de microscopes optiques, en utilisant un microscope à lentille de sa propre fabrication. Ces premières bactéries ont été observées dans les eaux et dans la salive humaine, puis décrites officiellement en 1676.

Les bactéries étaient la découverte microscopique la plus remarquable de Leeuwenhoek. Elles étaient juste à la limite de ce que pouvaient comprendre ses simples lentilles et, dans l'un des hiatus les plus frappants de l'histoire de la science, personne d'autre ne les reverrait avant plus d'un siècle. Ses observations comprenaient également des protozoaires qu'il appelait animalcules, et ses découvertes furent réexaminées à la lumière des découvertes plus récentes de la théorie cellulaire.

Plus de 300 ans après la première description des bactéries et malgré d'innombrables espèces déjà décrites et cataloguées, il est supposé que la grande majorité (environ 95 à 99 %) de toutes les espèces bactériennes existant sur notre planète ne sont ni connues ni décrites.

La plus vieille bactérie

Depuis l'an 2000, une bactérie estimée âgée de 250 millions d'années est le plus vieil être vivant sur Terre. Le micro-organisme, maintenant appelé Bacillus permians, a été découvert dans un laboratoire d'une université en Pennsylvanie aux États-Unis. Dans une solution nutritive, la bactérie a développé des activités biotiques.

Elle a été extraite par un forage dans une grotte au Nouveau-Mexique, utilisée pour explorer un dépôt potentiel de déchets nucléaires. Elle a survécu aux temps dans un plus grand cristal de sel contenant de la saumure à environ 610 mètres de profondeur.

Différence avec un virus

Bactéries et virus sont différents. Les bactéries sont des microorganismes procaryotes unicellulaires pouvant vivre indépendamment (seule, sans hôte), quand un virus est acellulaire (n'a pas de structure cellulaire) et nécessite un hôte vivant pour survivre. Un virus provoque une maladie chez son hôte, ce qui provoque une réponse immunitaire, ce qui n'est pas obligatoirement le cas avec une bactérie.

Les bactéries sont vivantes, alors que les scientifiques ne savent pas encore si les virus sont classés dans le vivant ou le non-vivant. En général, les virus sont considérés comme abiotiques (non-vivants).

Les infections causées par des bactéries pathogènes (nocives) peuvent presque toujours être guéries avec des antibiotiques. Bien que certains virus puissent être vaccinés, la plupart, comme le VIH et les virus responsables du rhume, sont incurables, même si leurs symptômes peuvent être traités, ce qui signifie que l'hôte vivant doit avoir un système immunitaire suffisamment fort pour survivre à l'infection virale.

Différence avec un microbe

Une bactérie est un microbe, mais un microbe est une appellation qui englobe tous les micro-organismes. Les microbes incluent en plus des bactéries : virus, levures, protozoaires, certaines microalgues, des organismes unicellulaires mais aussi pluricellulaires. Un microbe est de taille microscopique, même pluricellulaire, quand une bactérie est forcément unicellulaire.

Le terme "microbe" résume tout être vivant, quel qu'il soit (animal, végétal, champignon, bactérie et virus, procaryote et eucaryote), de taille microscopique.

Bactérie pathogène

Une bactérie pathogène cause des maladies infectieuses. La grande majorité des bactéries sont soit inoffensives soit bénéfiques, et peu de bactéries sont pathogènes. Chez l'Homme, la maladie bactérienne la plus fréquente est la tuberculose, causée par la bactérie pathogène Mycobacterium tuberculosis, qui occasionne environ 2 millions de décès humains par an, principalement dans la région de l'Afrique subsaharienne.

De nombreuses infections bactériennes sont inoffensives, mais selon le germe (agent pathogène) et surtout la localisation et l'immunité, elles peuvent aussi être très dangereuses.

Alimentation

La plupart des bactéries utilisent des composés organiques carbonés à partir desquels elles fabriquent leurs propres composants cellulaires. Elles tirent leur énergie des réactions cataboliques exergoniques de ces substrats organiques et sont appelés "hétérotrophes". Les autotrophes, en revanche, sont capables d'utiliser le dioxyde de carbone comme seule source de carbone.

L'énergie dont elles ont besoin pour ce faire peut être obtenue à partir de la lumière du soleil, par exemple chez les autotrophes photosynthétiques (photoautotrophes), ou à partir d'une oxydation inorganique exergonique, comme chez les chimiolithotrophes. Les Nitrosomonas spp. tirent toute leur énergie et leur pouvoir réducteur pour la croissance de l'oxydation de l'ammonium en nitrite. Ces micro-organismes ont besoin de CO₂, d'ammonium et de sels minéraux pour se développer et parviennent à construire un micro-organisme complexe à partir de "presque rien".

En aquarium

En aquarium, les bactéries de nitrification avec des nitrobactériacées aérobies comme les Nitrosomonas ou Nitrobacter, voire Pseudomonas, sont indispensables aux systèmes de filtration, surtout pour l'étape de filtration biologique et l'établissement des divers cycles comme celui de l'azote avec le cycle de l'azote. Toutefois, l'eau du robinet est parfois peu propice à un usage direct en aquarium et il faudra alors faire transiter cette eau via un osmoseur pour l'assainir et en enlever des composants nocifs, incluant certaines bactéries, mais aussi des pesticides par exemple.

Des bactéries Pseudomonas :

Les bactéries Pseudomonas sont essentielles en aquarium pour dégrader les nitrates, résidus de l'azote en fin de cycle de l'azote. Les Pseudomonas viennent compléter le "travail" effectué par les nitrobactériacées.

Voir aussi la cryophilie et cryophile avec une bactérie cryophile, et le chromosome bactérien artificiel.

Évolution

Un ensemble de bactéries Bacteria et de virus mélangés ensembles :

Ce gros plan sur un ensemble de bactéries et de virus, les micro-organismes Bacteria sont en forme de bâtonnet.

Voir, par exemple, le groupe des Thiobacillus, mais attention, ne confondez pas bactérie et virus, même si un bactériophage est un virus s'attaquant aux bactéries, jouant ainsi le rôle de bactéricide.

Les bactéries sont dépourvues de chlorophylle, mais cette allégation peut être controversée avec les cyanobactéries Cyanobacteria qui sont devenues une sous-classe des bactéries par leur caractère procaryote tout en réalisant une photosynthèse dite photosynthèse oxygénique : on les appelle aussi une bactérie photosynthétique, et elles sont obligatoires dans tout fonctionnement biologique impliquant de la chlorophylle.

Les bactéries E. coli peuvent être mortelles :

Les bactéries Escherichia coli sont des bactéries pathogènes dangereuses et pouvant mener à la mort de l'individu infecté.

De nos jours, certaines bactéries se transforment et connaissent une mutation progressive qui leur fait atteindre le statut de super-bactérie. C'est le cas de certaines souches de la bactérie E. coli, un pathogène violent, qui devient résistant aux principaux traitements anti-bactériens et ne réagissent plus aux antibiotiques classiques comme la pénicilline, la tétracycline, les céphalosporines, l'amoxicilline, la méticilline...

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