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Morphologie et structure générale des bactéries (procaryotes)
Morphologie
L'étude de la morphologie bactérienne est le premier acte effectué par un laboratoire de diagnostic et elle est réalisée plusieurs fois au cours de l'identification d'une bactérie. En effet, elle est suffisamment spécifique pour permettre une orientation préliminaire du diagnostic et elle permet de vérifier la pureté d'une souche, préalable obligatoire à une identification. Les morphologies les plus typiques sont observées dans des cultures jeunes effectuées en milieu liquide.
Trois critères sont pris en compte : la taille, la forme et le mode d'assemblage.
La taille s'exprime le plus souvent en micromètres (µm) et elle est excessivement variable au sein du monde bactérien.
. Les plus petites bactéries ont une taille de 0,1 à 0,2 µm (Chlamydiales, Haemobartonella, certains mycoplasmes, certains tréponèmes...) alors que les Achromatium sp. et les Macromonas sp. ont un diamètre supérieur à 10 µm.
. Thiomargarita namibiensis (la perle de souffre de Namibie) est la plus grosse bactérie jamais décrite. Les cellules ont une forme sphérique et leur diamètre moyen varie de 0,1 à 0,3 mm. Toutefois, certaines cellules ont un diamètre pouvant atteindre 0,75 mm si bien que Thiomargarita namibiensis est visible à l'oeil nu. Le cytoplasme de cette bactérie est réduit à une couche étroite entourant une vacuole centrale contenant des nitrates.
. "Epulopiscium fishelsonii", vivant dans l'intestin des acanthures bruns (Acanthurus nigrofuscus) de la mer rouge, est une autre bactérie de grande taille puisque son diamètre peut atteindre 80 µm et sa longueur 600 µm. Son volume est un million de fois supérieur au volume d'une bactérie classique telle que Escherichia coli. Cette espèce présente également la particularité de se multiplier en donnant deux cellules filles d'abord incluses dans la cellule mère.
La forme est également extrêmement diverse au sein du monde bactérien. Si on excepte les bactéries dépourvues de paroi et qui peuvent être très polymorphes, la diversité est relativement restreinte pour les bactéries d'intérêt médical et vétérinaire. Parmi ces dernières, on distingue principalement des formes sphériques, cylindriques et spiralées (voir schéma 1).
. Une morphologie sphérique caractérise les coques (nom masculin dérivé du nom grec kokkos = un grain) qui peuvent être parfaitement sphériques (Staphylococcus spp.) ou présenter une face aplatie (Neisseria gonorrhoeae) ou légèrement ovoïdes (Enterococcus spp.), voire effilés en flamme de bougie (Streptococcus pneumoniae).
. Une morphologie cylindrique permet de définir des bacilles (du nom masculin latin bacillus = une baguette) qui peuvent être droits ou incurvés ou ramifiés.
Les bacilles rectilignes sont retrouvés dans de nombreux genres bactériens. Ils peuvent avoir des extrémités arrondies (Enterobacteriaceae) ou être rectangulaires (Bacillus spp.) ou posséder une extrémité renflée (Corynebacterium spp.) ou posséder deux extrémités effilées (Fusobacterium spp.).
Les bacilles incurvés caractérisent certains genres comme les genres Vibrio, Campylobacter ou Arcobacter.
Les bacilles ramifiés (dont les ramifications peuvent être extrêmement discrètes et visibles uniquement à certains stades de la croissance) sont nombreux au sein de l'ordre des Actinomycetales.
. Les formes spiralées caractérisent les Spirochaetales mais aussi d'autres genres comme les genres Helicobacter, Spirillum, Aquaspirillum...
Le mode de groupement, à condition de l'apprécier sur une culture jeune effectuée en milieu liquide et à condition de tenir compte de l'aspect prédominant, est également un élément important pour orienter le diagnostic. Les streptocoques, les entérocoques et les lactocoques forment typiquement des chaînes, les staphylocoques des amas asymétriques (grappes), les sarcines des amas cubiques réguliers, les corynébactéries des palissades ou des paquets d'épingles, les listéries des palissades ou des groupement en V ou en L, etc.
La morphologie bactérienne semble correspondre à une adaptation des bactéries à leur niche écologique. Les bactéries sphériques dont le rapport surface/volume est petit seraient avantagées dans des milieux riches en nutriments. Inversement, les bacilles, dont le rapport surface/volume est plus grand seraient mieux adaptés à une vie dans des milieux pauvres.
La forme pourrait aussi traduire la capacité des bactéries à se déplacer. D'une manière générale, les bactéries mobiles sont rarement des coques, les bactéries flagellées ou mobiles par glissement sont principalement des bacilles et une morphologie spiralée serait adaptée à un déplacement dans un environnement visqueux.
Structure générale
La structure fine des bactéries a été mise en évidence grâce à la microscopie électronique sur coupes ultrafines. Il est classique de distinguer des structures obligatoires, présentes chez toutes les bactéries et des structures dont la présence est facultative et caractérise des groupes bactériens (schéma 2).
Les composants obligatoires sont constitués par le cytoplasme qui a généralement une structure homogène et renferme essentiellement des ribosomes et parfois des éléments supplémentaires comme les substances de réserve ou les magnétosomes. Dans le cytoplasme, l'appareil nucléaire ("chromosome") a un aspect fibrillaire, il occupe une place importante et il n'est pas entouré par une membrane. La membrane cytoplasmique entoure le cytoplasme et possède la structure classique avec deux feuillets phospholipidiques contenant des protéines. À l'extérieur de la membrane cytoplasmique on trouve très généralement la paroi dont la structure est variable selon les groupes de bactéries et qui forme une enveloppe rigide.
Les composant facultatifs sont des polymères de surface comme la capsule, des structures protéiques externes comme la couche S, des appendices comme les flagelles, les pili et les fimbriae ou des structures génétiques comme les molécules d'ADN extrachromosomiques appelées plasmides et les éléments génétiques transposables (en fait de très nombreuses bactéries possèdent des plasmides et des éléments génétiques transposables). On peut également considérer comme une structure facultative les endospores qui caractérisent quelques genres bactériens et qui ne sont élaborées que lorsque les conditions de vie sont défavorables.
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