Fiche de révision · S3

Résumé — Microbiologie générale

Tout le module en une page : les chapitres condensés en points essentiels, le vocabulaire et les pièges d'examen. Pour la veille de l'épreuve.

Le monde microbien : historique et place des microorganismes

Leeuwenhoek observe les premiers microbes en 1673 ; Pasteur (fermentations, pasteurisation) et Koch (postulats, culture pure) fondent la microbiologie moderne au XIXe siècle.
Expérience du ballon à col de cygne (Pasteur, 1861) → microbes partout dans l'air et la chaleur humide stérilise ; fin de la génération spontanée.
Haeckel crée en 1866 le règne des Protistes ; classification moderne : protistes supérieurs (eucaryotes) vs inférieurs (procaryotes), virus non cellulaires.
Trois domaines du vivant (Woese, 1977, ARNr 16S/18S) : Bacteria, Archaea, Eukarya.
Procaryote = pas de noyau, chromosome circulaire (nucléoïde), ribosomes 70S, pas d'organites, division par scissiparité vs eucaryote = noyau, ribosomes 80S, mitose.

La cellule procaryote : structure générale, paroi et coloration de Gram

Structures obligatoires : cytoplasme (ribosomes 70S), nucléoïde, membrane cytoplasmique (chaîne respiratoire), paroi (sauf mycoplasmes).
Formes : coques, bacilles, spiralées ; groupements : diplo-, strepto-, staphylo-, tétrades selon le plan de division.
Gram (Christian Gram, 1884) : violet de gentiane → lugol (mordant) → alcool (décolorant) → fuchsine ; Gram+ reste violet, Gram− devient rose.
Peptidoglycane = chaînes NAG-NAM + tétrapeptides + ponts interpeptidiques ; cible du lysozyme (liaisons β-1,4) et des β-lactamines (transpeptidases).
Gram+ : paroi épaisse (20-80 nm), acides téichoïques vs Gram− : paroi mince (10-15 nm), membrane externe à LPS (lipide A = endotoxine), porines.

Les structures facultatives : capsule, flagelles, pili, plasmides et endospore

Capsule polysaccharidique : anti-phagocytose, adhésion, antigène K, mise en évidence à l'encre de Chine (coloration négative).
Flagelle = flagelline + crochet + corps basal, moteur à force proton-motrice (pas d'ATP) ; dispositions monotriche, lophotriche, amphitriche, péritriche → chimiotactisme.
Pili communs → adhésion aux cellules hôtes ; pili sexuels (pili F, plasmide F) → conjugaison, 1 à 4 par cellule.
Plasmides : ADN circulaire extrachromosomique autonome, non essentiel, porteur de résistances (plasmides R) ou du transfert conjugatif (plasmide F).
Endospore (Bacillus, Clostridium) : forme de résistance et non de reproduction, riche en acide dipicolinique-Ca, survit à 100 °C, détruite seulement par autoclavage à 121 °C.

Nutrition et métabolisme bactériens

Trois critères de classement trophique : source d'énergie (photo/chimio), donneur d'électrons (litho/organo), source de carbone (auto/hétéro) → chimioorganotrophes = la majorité des pathogènes.
Photosynthèse bactérienne anoxygénique (bactériochlorophylle, pas d'O₂ dégagé) sauf cyanobactéries, seules à produire de l'O₂ comme les plantes.
Respiration aérobie (accepteur O₂, ~38 ATP/glucose) vs respiration anaérobie (NO₃⁻, SO₄²⁻, CO₂) vs fermentation (accepteur organique interne, 2 ATP/glucose, sans chaîne respiratoire).
Types respiratoires : aérobie strict, anaérobie strict (sans catalase ni SOD), aéro-anaérobie facultatif, micro-aérophile, anaérobie aérotolérant.
Facteurs physico-chimiques : mésophiles 20-45 °C (optimum 37 °C) ; neutrophiles pH 6-8 ; halotolérants type Staphylococcus jusqu'à 7,5 % NaCl (milieu de Chapman).

La croissance bactérienne et sa mesure

N = N₀ × 2ⁿ ; temps de génération G = t / n ; taux de croissance μ = n / t = 1 / G ; n = (log N − log N₀) / log 2.
Six phases de la courbe : latence (μ = 0) → accélération → exponentielle (μ maximal, G minimal) → ralentissement → stationnaire (μ = 0, facteur limitant épuisé) → déclin (μ < 0, autolyse).
Diauxie : deux phases exponentielles séparées par une latence d'induction enzymatique (E. coli sur glucose puis lactose, opéron lactose).
Numération des viables : dilutions décimales → étalement/incorporation sur gélose → comptage de 30 à 300 colonies → résultat en UFC/mL.
Turbidité (DO à 600 nm) : méthode rapide et simple mais seuil ≥ 10⁷ bactéries/mL, sans distinction vivantes/mortes ; chémostat = culture continue en phase exponentielle permanente.

Génétique bactérienne : mutations et transferts génétiques

Bactérie haploïde : toute mutation s'exprime aussitôt ; mutation rare (10⁻⁶ à 10⁻⁹), spontanée, discontinue, héréditaire — l'antibiotique sélectionne les mutants résistants, il ne les crée pas.
Mutations ponctuelles (transition, transversion, frameshift) → effets silencieux, faux-sens ou non-sens (codon stop) ; macrolésions (délétion, insertion, inversion) affectent des segments entiers.
Transformation = ADN nu capté par une bactérie compétente, sensible à la DNase (Griffith 1928, principe transformant identifié comme ADN par Avery, MacLeod, McCarty 1944).
Conjugaison = contact direct par pilus sexuel, transfert du plasmide F (F⁺ → F⁻) ; souche Hfr = F intégré, transfert chromosomique ordonné (Lederberg et Tatum, 1946).
Transduction = transfert par bactériophage, généralisée (fragment chromosomique aléatoire, cycle lytique) ou spécialisée (prophage λ, gènes adjacents au site d'insertion).

Agents antimicrobiens : stérilisation, antibiotiques et résistances

Stérilisation = destruction totale y compris spores (état absolu) vs désinfection (objet) et antisepsie (tissu vivant) ; pasteurisation (63 °C/30 min ou 72 °C/15 s) ne stérilise pas.
Autoclave 121 °C/15-20 min (référence) ; four Pasteur 170 °C ; filtration 0,22 µm (retient bactéries, pas virus) ; UV 254 nm (dimères de thymine).
Antibiotique = toxicité sélective sur cinq cibles : paroi (β-lactamines, glycopeptides), membrane (polymyxines), ADN (quinolones), ARN polymérase (rifampicine), ribosome (aminosides, macrolides, tétracyclines).
CMI (concentration minimale inhibitrice, bactériostase) vs CMB (concentration minimale bactéricide) ; antibiogramme par disques → sensible / intermédiaire / résistant.
Résistance naturelle (toute l'espèce) vs acquise (mutation ou gène plasmidique/transposon) ; quatre mécanismes : inactivation enzymatique (β-lactamases), cible modifiée, imperméabilité (porines), efflux actif.

Les virus et les autres microorganismes

Virus = entité acellulaire de 20 à 300 nm, un seul type d'acide nucléique (ADN ou ARN), parasite intracellulaire obligatoire ; virion = capside (hélicoïdale ou icosaédrique) ± enveloppe lipidique.
Cycle lytique du bactériophage : adsorption → pénétration (ADN seul) → éclipse → assemblage → lyse (20-40 min) ; dénombrement en UFP (plages de lyse).
Cycle lysogénique (phage tempéré λ) : intégration en prophage, réplication passive, répresseur actif ; induction (UV, stress) → cycle lytique ; conversion lysogénique (toxine diphtérique, cholérique).
Virus animaux : attachement sur récepteur spécifique, pénétration par endocytose/fusion, décapsidation ; rétrovirus (VIH) rétrotranscrivent leur ARN via la transcriptase inverse.
Champignons (chitine, ergostérol) : levures par bourgeonnement vs moisissures en mycélium ; protozoaires : trophozoïte actif et kyste de résistance ; archées procaryotes sans peptidoglycane, souvent extrêmophiles, aucune pathogène connue.

Vocabulaire à connaître par cœur

Nucléoïde: chromosome bactérien libre dans le cytoplasme
Peptidoglycane: polymère NAG-NAM de la paroi bactérienne
Scissiparité: division bactérienne par fission binaire
UFC: unité formant colonie, bactérie viable dénombrée
Auxotrophe: exige un facteur de croissance non synthétisable
Conjugaison: transfert d'ADN par contact via pilus sexuel
Transduction: transfert de gènes bactériens par un phage
Prophage: génome de phage tempéré intégré au chromosome
CMI: plus faible dose d'antibiotique qui inhibe la croissance
β-lactamase: enzyme qui inactive les β-lactamines
Virion: particule virale complète hors de la cellule
Endospore: forme de résistance déshydratée de Bacillus/Clostridium