Le microbiote à la croisée de l’humain et de la biodiversité
Pages 221 à 225
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mercredi 8 juillet 2026
Les non-dits de l’excrétion
Professeur du Muséum national d’histoire naturelle, Institut de
systématique, évolution, biodiversité, membre de l’Institut
universitaire de France
Vignette (© Marc Selosse).
L’excrétion élimine les déchets du métabolisme d’un organisme : de nombreux lecteurs se souviennent sans doute de leurs cours de physiologie animale à ce sujet… Rien en physiologie végétale, car les autotrophes ne produisent pas de déchets métaboliques (nous verrons que c’est faux, mais c’est, en creux, l’image souvent laissée par nos études).
vendredi 26 juin 2026
lundi 13 octobre 2025
4/ virologie
Avant la découverte du monde microbien, le terme de virus (latin : poison) était utilisé dans un sens très large. Il s’est limité progressivement à désigner le principe contagieux des maladies transmissibles.
1898 : Découverte du virus de la mosaïque du tabac, alors nommé Contagium vivum fluidum. Ivanovski démontre en 1892 qu'un extrait de feuille malade reste infectieux après filtration à travers un filtre de Chamberland
1898 à 1901 : Découvertes de premiers virus impliqués dans des zoonoses et maladies humaines (Fièvre aphteuse, Fièvre jaune)
1917 : Premières découvertes de virus dits bactériophages (infectant des bactéries)
1931 : Première découverte d'un virus oncongène (induisant le cancer chez le poulet)
1939 : Première photographie au microscope électronique d'un virus
1943 : Cultures cellulaire
1983 : Identification du VIH du SIDA
1989 : Première évaluation du nombre des virus marins (4 à 10 millions / 1 ml d'eau)
2003 : Première découverte d'un virus géant (mimivirus, dont le génome sera séquence en 2004)
2008 : Découverte d'un virus encore plus gros, le Mamavirus, et découverte d'un virus capable d'infecter un autre virus
Taille, forme
Taille des virus : 20 à 250 nm
Il faudrait plus de 20 milliards de virus pour obtenir un petit point visible à l’œil nu.
On estime que chaque ml d’eau de l’océan contient entre 2 et 10 millions de virus (des virus infectant des bactéries pour la plupart).
Les plus grandes dimensions vont approximativement de 0,6 µm (Mollivirus) à 1,5 µm (Pandoravirus)
4 familles de virus géants désormais connues.
Des chercheurs du laboratoire Information génomique et structurale (CNRS/Aix-Marseille Université), du laboratoire Biologie à grande échelle (CEA/Inserm/Université Joseph Fourier) et du Genoscope (CNRS/CEA) ont de découvert un virus géant d'un genre totalement nouveau, dans le même échantillon de permafrost de Sibérie, datant de 30 000 ans, d'où avait déjà été isolé Pithovirus. Microscopie, génomique, transcriptomique, protéomique et métagénomique, ont permis aux chercheurs de dessiner un portrait détaillé de ce nouveau virus, baptisé Mollivirus sibericum. Ces travaux sont publiés dans PNAS le 7 septembre 2015.
Composition & Métabolisme
Virus =
parasite intracellulaire obligatoire (incapables de réplication autonome)
Liaison protéique (clef-serrure) à la membrane de la cellule hôte
=> spécifique d’un type particulier de cellule (les protéines auxquelles il peut se fixer)
souvent spécifique d'une espèce
il existe des virus pour tout type de cellule (eucaryotes ou procaryotes)
il existe des virus de virus
Un virus est constitué de :
Enveloppe (pas toujours présente) L’enveloppe a la même composition qu’une membrane cellulaire : majoritairement des lipides
Capside = « boîte » faite de protéines
Enzymes
Matériel génétique (ADN ou ARN) de 3 à 200 gènes selon les virus
Le matériel génétique peut être:
ADN
Double brin en général = bicaténaire = double strand (ds)
Parfois simple brin = monocaténaire = single strand (ss)
Une seule molécule généralement linéaire, mais parfois circulaire
ARN
Simple brin (positif ou négatif). L’ARN positif peut être immédiatement traduit en protéines. L’ARN négatif doit d’abord être copié en un brin complémentaire qui servira à la synthèse des protéines.
Parfois double brin
Une seule ou plusieurs molécules
Positif = codant = sens / Négatif = transcrit = antisens
Des mutations transforment constamment les virus ce qui permet de faire apparaître chaque année de nouvelles souches de virus plus ou moins virulentes (ce qui oblige à fabriquer de nouveaux vaccins). Ces changements sont qualifiés de glissements antigéniques (ou dérive antigénique [antigenic drift]. (À ne pas confondre avec dérive génétique [genetic drift]) ! Parfois, une transformation majeure, appelée cassure antigénique [antigenic shift] peut faire apparaître une souche très virulente cause d’une grande épidémie mondiale (pandémie).
Croissance & Reproduction
3 mécanismes d’entrée du virus :
microphagocytose pour les virus nus (ex : poliovirus)
fusion puis lyse pour les virus enveloppés. Fusion de l’enveloppe avec la membrane hôte puis la formation d'un pore qui s'élargit laisse passer la capside dans le cytoplasme (ex : VIH).
endocytose et fusion pour de nombreux virus enveloppés (Orthomyxoviridae, Rhabdoviridae..). Après attachement sur son récepteur cellulaire, le virus est internalisé au sein d’un endosome. Une acidification du virus est induite par une pompe à protons (ex : protéine M2 pour le virus influenza type A). Cela induit une modification conformationelle des protéines d’enveloppe virale libérant des régions protéiques hydrophobes habituellement cachées qui réagissent avec les lipides membranaires de l’endosome. Il s’ensuit une fusion des membranes et une libération de la capside virale dans le cytoplasme de la cellule.
Dans certains cas, c’est l'enveloppe du virus qui fusionne à la membrane de la cellule ce qui permet à la capside d’entrer dans la cellule
Le virus se fragmente dans la cellule.
La cellule reproduit le matériel génétique du virus en plusieurs exemplaires.
Ce matériel génétique contient les informations pour :
Synthétiser les protéines de la capsides
Synthétiser les enzymes nécessaires à leur assemblage
La cellule synthétise des protéines virales à partir du matériel génétique du virus
La cellule reproduit le matériel génétique du virus en plusieurs exemplaires.
Les pièces de virus s’assemblent en virus.
Les virus formés quittent la cellule:
Les virus sortent en bourgeonnant par exocytose. C'est le cas du VIH ou La membrane se lyse (se défait sous l’action d’enzymes du virus) et la cellule libère les virus.
Le temps du cycle viral peut varier d’un virus à l’autre en fonction de la taille du génome et de la complexité du cycle viral (4 à 8 heures pour le poliovirus, plus de 40 heures pour les Herpesviridae). http://www.microbes-edu.org/etudiant/multivirale.html
Classification & Evolution
Les virus sont classés par le matériel génétique qu’ils contiennent :
dsDNA
ssDNA
dsRNA+
ssRNA-
ssRNA+
Les virus à ARN positifs sont identiques à l'ARNm viral et peuvent donc être immédiatement traduits par la cellule hôte.
L'ARN viral négatif est complémentaire de l'ARNm et doit donc être converti en ARN positif par une ARN polymérase avant la traduction.
la polarité d'un acide nucléique est négative sur le brin transcrit en ARN messager et est positive sur le brin complémentaire. Un brin de polarité positive est dit « sens » tandis qu'un brin de polarité négative est dit « antisens ».
Le brin « sens » d'une double hélice d'ADN — brin de polarité positive — présente une séquence nucléotidique semblable à celle de l'ARN transcrit à partir du brin complémentaire. Ainsi, une séquence ATG sur un brin sens correspond à une séquence AUG sur l'ARN. Cependant, ce n'est pas le brin sens qui est transcrit en ARN messager, mais le brin « antisens » — de polarité négative — qui lui est complémentaire.
https://fr.wikipedia.org/wiki/Polarit%C3%A9_(acide_nucl%C3%A9ique)
Biotopes & Réservoirs
Grippe
Les oiseaux constituent le réservoir principal du virus de type A (on y retrouve tous les types de HA et NA connus). Chez les oiseaux, le virus attaque surtout les voies digestives (se dissémine donc par les fientes). Chez les mammifères, il attaque surtout les cellules des voies respiratoires. L'épidémie de grippe aviaire est causée par une souche particulièrement virulente pour certaines espèces d'un virus A. (H5N1). Le virus est difficilement transmissible à l’homme et il ne se transmet pas d’humain à humain. Généralement, un virus aviaire ne peut pas se transmettre à un humain et un virus humain ne peut pas se transmettre à un oiseau (les récepteurs cellulaires ne sont pas les mêmes). Le porc possède des récepteurs pouvant se lier à des virus aviaires et à des virus humains. Un porc peut donc être infecté par une souche aviaire et une souche humaine en même temps. Dans ce cas, il peut y avoir un « mélange » de matériel génétique permettant à un virus aviaire de donner sa virulence à un virus humain.
SARS-CoV-2
- le variant 501Y.V1, dit « britannique », qui provient de la lignée B.1.1.7 ;
- le variant 501Y.V2, dit « sud-africain », qui provient de la lignée B.1.351 ;
- le variant 501Y.V3, dit « brésilien », qui provient de la lignée B.1.1.248 ou P.1 ;
- le variant CAL.20C, dit « californien », qui se trouvent dans deux lignées, B.1.427 et B.1.429.
VHE
viande de porc
VHA
sandwichs, surgelés, coquillages
VGEA
sandwichs, surgelés, coquillages
Application & Utilisation
Virus de l’Hepatite
VHE
Virus non enveloppé
Capside : icosaédrique.
Diamètre : 27 à 30 nm.
ARN simple brin positif.
ARN simple brin de polarité positive comprenant environ 7500 nucléotides.
L’ARN génomique est infectieux. ORF= open reading frame = cadre de lecture ouvert = région non fermée par codon stop => entre start et stop
ORF-1 (~5 kb) code une polyprotéine non structurale clivée en methyltransférase (MeT), protéase (Pro), hélicase (Hel) et ARN polymérase (Pol).
ORF-2 (~2 kb) codant une protéine se présentant sous 2 formes : la protéine majeure de capside non glycosylée (pORF2 :74kDa), une seconde forme glycosylée dans le réticulum endoplasmique (gpORF2 :88kDa) dont le rôle est inconnu.
ORF-3 (369 bp) coderait une protéine susceptible de se lier au cytosquelette.
Le virus de l’hépatite A (VHA) est un virus à transmission entérique de la famille des Picornaviridae, du genre Hepatovirus. Dans le sang les particules virales sont pseudo-enveloppées mais dans les selles, le VHA est un virus nu, possédant une capside lisse très résistante.
Virus gastroentérites GEA
Virus les plus fréquemment en cause : Norovirus Rotavirus A Adénovirus (ADV 40/41) Sapovirus (GI,GII,GIV,GV) Kobuvirus (Aichivirus)
Nouveaux virus plus rarement rencontrés (virus émergents souvent issus de familles connues) : Picornavirus, Cosavirus, Salivirus, Rhinovirus C, Parechovirus, Parvovirus, Bocavirus, Bufavirus, Picobirnavirus, Coronavirus, Torovirus
Les norovirus apparaissent responsables du plus grand nombre de cas (517 593 cas, soit 34% du nombre total de cas d’origine alimentaire) ;
ils sont au 3e rang en nombre d’hospitalisations (3 447 hospitalisations, 20% du nombre total d’hospitalisations pour infection d’origine alimentaire)
et au 7e en nombre de décès (8 cas décédés, 3% du nombre total de cas décédés d’origine alimentaire).
Cancer et virus ?
Certains virus peuvent provoquer la cancérisation de la cellule qu’ils parasitent
Ex.
Virus de l’hépatite B (cancer du foie)
Virus de l’hépatite C (cancer du foie)
Virus de la mononucléose (lymphome de Burkitt et autres cancers)
Virus responsable des condylomes (cancer du col de l’utérus)
Comment lutter contre si petit ?
Pas d'antibio
antiviraux
Inhibiteurs de la transcriptase inverse pour rétrovirus (enzymes permettant la multiplication de l'ADN viral)
Inhibiteurs des protéases (enzymes nécessaires au découpage des chaînes d’acides aminés synthétisées à partir du matériel génétique du virus en protéines individuelles)
Inhibiteurs des récepteurs de la membrane de la cellule hôte ou des protéines du virus qui se fixent sur ces récepteurs.
vaccins
Le vaccin antigrippal est constitué de fragments de virus qui ont été cultivés dans des embryons de poulet. Le vaccin utilisé comprend généralement trois souches différentes de virus. Les souches utilisées pour faire le vaccin sont sélectionnées au début de l’année et le vaccin est administré à l’automne suivant.
5 types de vaccins :
inactivé
sous-unitaire
à particules pseudovirales
à vecteur viral
à ARN ou ADN
fabrication d'un vaccin :
phase préclinique : production d'Ag, formulation, tests animaux
phase 1 : essai sur 10-100 volontaires, mersures des effets II
phase 2 : essai sur 100-1000 volontaires, mesures des effets
phase 3 : essai sur grande échelle
pharmacovigilance, échelle industrielle,
Références
F.Dubois, S.Dramsi, L.Guille. Risques microbiologiques alimentaires. Lavoisier Paris 2017.
https://www.who.int/fr/news-room/fact-sheets/detail/hepatitis-e
http://www.microbes-edu.org/etudiant/hepatiteE.html
http://www.microbes-edu.org/etudiant/gastro-enterites.html
https://diag-innov.biomerieux.fr/wp-content/uploads/2022/09/Infographie_H__patiteE.pdf
https://www.hepatites-info-service.org/transmission-de-l-hepatite-e/
https://diag-innov.biomerieux.fr/wp-content/uploads/2022/09/Infographie_H__patiteE.pdf
https://www.elsevier.com/fr-fr/connect/medecine/virus-et-environnement-les-hepatites-a-et-e
https://www.lsbio.com/research-areas/infectious-disease/hepatitis#hepatitis-c
https://aemip.fr/?page_id=3747
lundi 6 octobre 2025
3/ bactériologie
Taille, forme
Composition & Métabolisme
Croissance & Reproduction
Classification & Evolution
Biotopes & Réservoirs
Application & Utilisation
Histoire de la découverte des bactéries
1668 Antoine van Leeuwenhoek est le premier à observer des bactéries, grâce à un microscope de sa fabrication. Il les appela « animalcules » et publia ses observations dans une série de lettres qu'il envoya à la Royal Society.
1828 Christian Gottfried Ehrenberg utilise le mot « bactérie » dérivé du grec βακτηριον, qui signifie « bâtonnet » pour la première fois.
1859 Louis Pasteur démontre que les processus de fermentation sont causés par des micro-organismes et que cette croissance n’était pas due à la génération spontanée.
1882 Robert Koch et ses collaborateurs mettent au point les techniques de culture des bactéries sur milieu solide et identifie de nombreuses bactéries
1884 Hans Christian Joachim Gram met au point une méthode de coloration
1910 Paul Ehrlich développe le premier antibiotique, par l'évolution des colorants sélectifs teintés de Treponema pallidum—le spirochaete qui cause la syphilis—en composés qui tuent l'agent pathogène de façon sélective.
1930 Martinus Beijerinck et Sergei Winogradsky initient les premiers travaux de microbiologie de l’environnement et d’écologie microbienne en étudiant les communautés microbiennes du sol et de l’eau et les relations entre ces micro-organismes.
1977 Carl Woese divise les procaryotes en deux groupes : les Bacteria et les Archaea.
3,1/ Taille, forme
Bacteria are microscopic, unicellular, prokaryotic organisms.
They do not have membrane-bound cell organelles and lack a true nucleus, hence are grouped under the domain “Prokaryota” together with Archae.
In a three-domain system, Bacteria is the largest domain.
Bacteria, a singular bacterium, is derived from the Ancient Greek word βακτηριον meaning “cane”, as the first bacteria observed were bacilli.
The study of ‘Bacteria’ is called ‘Bacteriology’; a branch of ‘Microbiology’.
Bacteria are microscopic with a wide range of sizes from 0.2 μm to 100 μm.
Cocci are generally of 0.2 to 1 μm.
Bacilli are generally of 1 μm 5 μm in length and 0.5 to 1 μm in diameter.
Spirochetes are generally 20 μm in length and 0.1 to 1 μm in diameter.
The smallest bacilli are Pelagibacter ubique (370–890 nm length / 120–200 nm diameter).
The smallest cocci are Mycoplasma genitalium with a diameter of 200 – 300 nm.
The largest bacteria is Thiomargarita namibiensis with a diameter of 0.75 mm.
Bactéries ubiquitaires, dépourvues de paroi, difficiles à cultiver. Certaines espèces sont pathogènes pour l'homme, les mycoplasmes appartiennent à la classe des Mollicutes (de mollis cutis : peau molle).
Les espèces pathogènes pour l'homme appartiennent aux genres Mycoplasma et Ureaplasma. Ce sont des formes très évoluées ayant perdu, au cours de l'évolution, la capacité de synthétiser une paroi.
Ils sont polymorphes, non colorables par le Gram. M. pneumoniae et M. genitalium ont une extrémité effilée, structure spécialisée leur permettant d'adhérer aux cellules épithéliales.
Les bactéries présentent une grande diversité de tailles et de formes.
Les cellules bactériennes typiques ont une taille comprise entre 0,5 et 5 µm de longueur,
cependant, quelques espèces comme Thiomargarita namibiensis et Epulopiscium fishelsoni peuvent mesurer jusqu’à 750 µm (0,75 mm) de long et être visibles à l’œil nu. Thiomargarita magnifica, découverte en 2019, peut même mesurer jusqu'à 2 cm.
Parmi les plus petites bactéries, les mycoplasmes mesurent 0,3 µm, soit une taille comparable à certains gros virus.
Les bactéries présentent une grande diversité de tailles et de formes.
3,2/ Composition & Métabolisme
Les bactéries mesurent entre 0,5 et 15 μm.
Ce sont des organismes procaryotes qui ne possèdent pas de noyau, mais un ADN chromosomique circulaire situé dans le cytoplasme.
De nombreuses bactéries contiennent une autre structure d’ADN extra-chromosomique, appelée plasmide.
Elles sont entourées d’une paroi complexe et possèdent souvent des flagelles ou des pili
Flagella (sing. Flagellum) 4 – 5 μm long / 0.01 – 0.03 μm
Responsible for motility
Aids in chemotaxis
Aids in bacterial pathogenicity and survival
Pili/Fimbriae 0.5 μm in long / 0.01 μm
Aids in adherence to host cells
Sex pili helps in bacterial DNA transfer during bacterial conjugation
Prosthecae (prothèse)
semi-rigid extension of the cell wall and plasma membrane.
increases nutrient absorption
helps in adhesion.
Stalked cell of Caulobacter crescentua, which in nature would be attached to plants, rocks, or other solid surfaces. This cell divides to form swarmer cells. TEM (negative stain, whole mount), bar = 5 μm. [Photograph courtesy of J. Staley; drawing by I. Atema.]
Prosthecate bacteria are bacteria bearing one or more projections called prosthecae (sing. Prostheca) and occur in a variety of groups, in addition to many forms typically being grouped together on their own. Each prostheca is an outgrowth of the cell, containing cell wall material and a narrow core of cytoplasm.
Sheath (gaine)
hollow tube-like structure enclosing chain-forming bacteria,
provides mechanical strength to the chain
A number of Gram-negative bacteria have a membrane surrounding their flagella, referred to as the flagellar sheath, which is continuous with the outer membrane. The flagellar sheath was initially described in Vibrio metschnikovii in the early 1950s
… placed strands of Venus’s hair under the microscope. The filaments were like fiber optic cables.
Several long chains of bacteria called “trichomes” lay inside a gelatinous sheath (trichomes, by the way, is the same term used to describe the microscopic hairs that cover plants). Clinging to the exterior of the sheath like barnacles were much smaller bacteria of different species.
These trichomes had a diameter of three to six micrometers -- somewhat large for bacteria. The sheath surrounding them is 36 to 90 micrometers wide. The sheath may help to deter grazing by microbes or animals attracted to a mass bacterial bloom.
Capsule
viscous covering,
polysaccharides or polypeptides of both (~2%) and water (~98%)
Macro-capsule > 0.2 μm
micro-capsule < 0.2 μm
Aids in adherence
Prevents from desiccation
Confer resistance against phagocytosis
The Slime layer protects from proteolytic enzymes
Slime
amorphous/paracrystalline colloidal protein materials
Capsule : couche organisée : résistance à la phagocytose ; forte conteneur en eau et protection contre la dessiccation ; résistance aux virus bactériens, aux détergents ; masque les antigènes.
Couche mucoïde : couche diffuse, non organisée (polysaccharides).
Couche S : régulièrement structurée composée de protéines et de glycoprotéines protège contre fluctuation ionique, variation pH, stress osmotique, enzymes ou bactéries prédatrices, facteur de virulence.
Glycocalyx : réseau de polysaccharides recouvrant la surface des bactéries et d’autres cellules voisines, permet l’attachement des bactéries sur des surfaces solides dans des environnements aquatiques et sur des tissus végétaux ou animaux (cellules intestinales) : important dans la formation des biofilms (matrice intercellulaire).
Cell Structure: Boundary
Structure complexe et diversifiée
Dynamique : fluidité membranaire, ana/catabolisme de la paroi
Evolutive : adaptation au stress, régulation biochimique et génétique
Le peptidoglycane (ou muréine, ou mucocomplexe, ou mucopeptide) est un composant de la paroi bactérienne maintenant la forme des cellules et assurant une protection mécanique contre la pression osmotique. Il forme une couche fine chez les bactéries à Gram négatif et une couche épaisse chez les bactéries à Gram positif.
Enveloppe bactérienne (structure/fonctions)
Ensemble des structures englobant le contenu cytoplasmique
Un des constituants les plus importants de la cellule bactérienne
Barrière séparant intérieur et extérieur de la cellule
Lieu de toutes les interactions avec l’environnement
Gram-Positive
Stains violet/purple
Thick cell wall (20 – 80 nm)
Thick peptidoglycan layer
Low phospholipid (2 – 5%)
Mesosomes present
Fimbriae or pili absent
Forms endospores
Produce exotoxins
Teichoic & teichuronic acid present,
Lack an outer layer
Very few amino acids without any aromatic amino acids
Staphylococcus,
Streptococcus,
Enterococcus,
Corynebacterium,
Streptomyces,
Bacillus,
Haemophilus,
Clostridium,
Listeria,
etc.
Gram-Negative
Stains red/pink
Thin cell wall (10 – 15 nm)
Thin peptidoglycan layer
High phospholipid (15 – 20%) lipoprotein, lipopolysaccharide
Presence of an outer layer
Mesosomes absent (rarely present)
Fimbriae or pili present
Forms exospores
Produce endotoxins
Teichoic acid absent,
Wide variety of amino acids with different aromatic amino acids
Escherichia,
Salmonella,
Shigella,
Neisseria,
Klebsiella,
Proteus,
Pseudomonas,
Enterobacter,
Citrobacter,
etc.
Les membranes jouent un rôle fondamental :
entrée des nutriments
flux des composés toxiques
systèmes spécifiques pour la sécrétion de toxines ou d'enzymes impliquées dans les interactions avec les pathogènes, la virulence et la pathogénèse;
récepteurs et machines de signalisation qui informent la cellule de l’état de son environnement immédiat.
processus :
sécrétion,
efflux
import,
signalisation
préservation
The four major mechanisms by which the bacterial cells develop multiple drug resistance.
expression of efflux pumps to pump out antibiotics from cell interior.
Altering the cellular permeability to avoid the entry of antibiotics into the cells,
enzymatic modification of antibiotics to render them inactive
modifying the targets of the antibiotics so that they can no longer act on them,
The five classes of efflux pumps in bacteria.
The organization of these efflux pumps is different in Gram-positive and Gram-negative bacteria.
Gram+
ATP-binding cassette superfamily
major facilitator superfamily
multidrug and toxic compound extrusion family,
small multidrug resistance family
Gram-
resistance nodulation division family
ATP-binding cassette superfamily
major facilitator superfamily
Zipper (fermeture éclair) : contacts entre adhésines → phagocytose
Trigger (gachette) : injection d’effecteurs → réarrangement ¢squelette → phagocytose
Zipper
1) adhésion :
(Yersinia : invasine ↔ intégrines
(Listeria : internaline.A ↔ E.Cadhérine & internaline B ↔ Recept.Met
2) polymérisation actine phagocytose
3) fermeture vacuole dépolymérisation actine
Trigger
1) rapprochement
2) injection effecteurs d’activation de SST3
3) polymérisation actine réarrangement cytosquelette phagocytose
4) fermeture vacuole dépolymérisation actine
Cell Structure: Cytosol
Water and enzymes for
fermentation,
glycolysis,
Kreb’s cycle,
Calvin cycle,
naked circular DNA for transcription,
70S ribosomes for translation
Cell Structure: Nucleoid
Nucleoid - genome
one circular DNA molecule
no histone protein association
attached to cell membrane
mRNA transcription by RNA polymerase
70S Ribosome
rRNA + protein + ribozymes
translation of mRNA into protein
The DNA double helix is highly twisted to form the coils you are seeing here.
The area inside the cell including the naked, circular DNA molecule (lacking DNA-binding proteins) is called the nucleoid; it is not a nucleus!
The bacterium is prokaryotic (before-nucleus).
The functions of the nucleoid are transcription (making mRNA), and replication (making a copy of DNA prior to cell division).
Ribosomes are 70S in “size” in prokaryotes, mitochondria, and plastids.
Those found in the eukaryotic cytosol are 80S in “size.”
The function of the ribosome in both kinds of cells is translation; the synthesis of protein from the information in mRNA.
Nucléoïde
140 – 13 000 kpb
Généralement circulaire
Uune seule copie
Déterminant de l’espèce
Plasmides
Petite taille : 1 – 2 400 kpb
Autonome et transférable
Multicopies
Fonctions associées / différents types :
- Facteur de fertilité (facteur F conjugaison)
- Plasmides R (résistances)
- Plasmides Col (colicine / activité antiµB)
- Plasmides de virulence (toxines; …)
- Plasmides métaboliques (lactose, …)
- Plasmides cryptiques (sans fonction connue)
Plasticité du génome des entérobactéries
Only 40% of the genome of E. coli (the 'core' genome) is highly conserved between strains
Potentiel génomique de E. coli
Diagramme représentant le pan-génome (violet),le contenu moyen d’un génome (jaune) ainsi
que le core génome (rouge) pour les souches de E. coli analysées dans le projet ColisCope .
Figure d’après Hendrickson (Hendrickson, 2009).
3,3/ Croissance & Reproduction
DNA replication by DNA polymerase
cytokinesis by furrowing (sillonage)
Process called binary fission
NOT mitosis!
Genome and copy are identical
Genome is haploid
There is no synapsis
There is no recombination
La synapsis ou appariement est l'union des chromosomes homologues qui donnent des tétrades, des groupes de 4 chromatides
Cells are generally very small
Cells may double in volume, but only before binary fission
Growth is mostly in terms of cell number or colony size.
The doubling time in cell numbers may be 20 minutes in ideal conditions
Bacteria could quickly take over the earth if conditions could remain ideal
They are very competitive, but often shed by-products that inhibit their own survival, so ideal conditions are usually not sustainable.
They are ultimate survivors - 3.5 billion years!
Reproduction in Bacteria
Bacteria have a very short generation time i.e. they reproduce very quickly.
Their reproduction is an asexual type
1. Binary fission is the most common type. Under favorable conditions, each bacterium divides into two identical bacteria.
2. Conidia formation is mostly seen in filamentous bacteria like those in actinomycetes, e.g. Streptomyces, Micromonospora, Rhodomicrobium, etc.
3. Budding : DNA replicates and one copy enters into the bud. The bud eventually separated and develop into a daughter cell. E.g. Planctomyces spp, Rhodomicrobium vannielia, Hyphomicrobium spp., etc.
4. Endospore formation is seen in some Gram+ bacteria during unfavorable conditions and environmental stresses. The cytoplasm becomes concentrated around bacterial DNA and a thick, hard, and resistant wall develops around it. E.g. Bacillus spp., Clostridium spp., Sporosarcina spp., etc.
5. Transformation is considered a sexual method. The DNA of one bacterium directly enters into a cell of another bacterium of the same species and forms recombinant DNA. The DNA enters through extracellular environments.
6. Conjugation is another sexual method where DNA transformation is by direct contact between donor and recipient bacterium via conjugation tube. Sex pili are responsible for conjugation. Donor cell develops sex pilus and attaches to the recipient cell. A conjugation tube or bridge is formed at the connected point. DNA fragments transform from one bacterium (donor) to another (recipient) through this tube.
7. Transduction : DNA fragments are transformed from donor bacterium to recipient bacterium by bacteriophages.
3,4/ Classification & Evolution
Les bactéries peuvent être classées selon la morphologie de leur colonie
Punctiformes : à peine visibles, < 1 mm
Petite : diamètre 1 à 2 mm
Moyennes : diamètre 3 à 5 mm
Grandes > 5 mm
Selon leur forme au microscope
Chaque espèce se distingue par des caractéristiques morphologiques :
les cocci seront plutôt courts et sphériques,
les bacillus en forme de bâtonnet,
d’autres peuvent être incurvés ou spiralés…
en fonction de leurs appendices
Classification based on arrangement of flagella :
1. Atrichous without flagella. E.g. Lactobacillus spp., Bacillus anthracis, Staphylococcus spp., Streptococcus spp., etc.
2. Monotrichous with only one flagellum at one pole. E.g. Campylobacter spp., Vibrio cholerae, etc.
3. Lophotrichus with multiple flagella at one end. E.g. Spirillum, Helicobacter pylori, Pseudomonas fluorescence, etc.
4. Peritrichous with multiple flagella projecting in all directions. E.g. E. coli, Klebsiella, Proteus, Salmonella Typhi, etc.
5. Amphitrichous with one flagellum at each pole. E.g. Alcaligenes faecalis, Nitrosomonas, etc.
Une autre classification, fréquemment utilisée, correspond à leur réaction au contact de la coloration de Gram,
permettant de différencier les bactéries en fonction de leur capacité de coloration
variant selon la composition de leur paroi,
les bactéries colorées en bleu-violet sont dites à Gram positif et
celles en rose à Gram négatif
Most bacteria can be classified according to a lab procedure called Gram staining.
Bacteria with cell walls that have a thick layer of peptidoglycan retain the crystal violet stain but are not affected by the safranin counterstain.
These bacteria appear as purple-blue on the stain, indicating that they are gram positive.
selon leurs exigences écologiques
Classification based on Oxygen Requirements :
1. Aerobic bacteria can’t survive in anoxic environments. E.g. Pseudomonas aeruginosa, Nocardia spp., Mycobacterium tuberculosis, etc.
2. Facultative aerobes survive in very low oxygen levels and can survive in both oxygenic and anoxic environments. They are Microaerophiles. E.g. E. coli, Klebsiella pneumoniae, Lactobacillus spp., Staphylococcus spp., etc.
3. Anaerobic bacteria can’t survive in an oxygen-rich environment. E.g. Clostridium perfinges, Campylobacter, Listeria, Bifidobacterium, Bacteroides, etc.
Classification based on optimum growth temperature :
1. Psychrophiles <15°C or below. E.g. Chryseobacterium, Psychrobaceter, Polaromonas, Sphingomonas, Alteromonas, Hyphomonas, Listeria monocytogenes, etc.
2. Mesophiles at 15 – 45°C. Pathogenic bacteria fall in this category. E.g. E. coli, Staphylococcus aureus, Salmonella Typhi, Streptococcus pyogenes, Klebsiella spp., Pseudomonas spp., etc.
3. Thermophiles > 45°C. E.g. Bacillus thermophilus, Methanothrix, Archaeglobus, Thermophilus aquaticus, Geogemma barosii (at 122°C), Pyrolobus fumarii (at 113°C), Pyrococcus spp., etc.
Classification of Bacteria based on mode of nutrition
1. Autotrophic bacteria capable of assimilating inorganic matters into organic matters. They are of 2 types;
1.1. Photoautotrophs use energy from sunlight for assimilation. It includes cyanobacteria (Nostoc, Prochlorococcus, etc.), purple sulfur bacteria (Nitrosococcus, Thiococcus, Halochromatium, etc.), purple non-sulfur bacteria (Rhodopseudomonas spp.), green sulfur bacteria (Chlorobium, Chromatium, etc.)
1.2. Chemoautotrophs use chemical energy for assimilation. It includes sulfur bacteria (Beggiatoa, Thiobacillus, Thiothrix, Sulfolobus, etc.), nitrogen bacteria (Nitrosomonas, Nitrobacter, etc.), hydrogen oxidizing bacteria (H. pylori, Hydrogenbacter, Hydrogenvibrio marinus, etc.), methanotrophs (Methylomonas, Methylococcus, etc), iron bacteria (Thiobacillus ferroxidans, Ferrobacillus, Geobacter metallireducens, etc.)
2. Heterotrophic bacteria derive energy by consuming organic compounds. They are parasitic or symbiotic types. E.g. E. coli, Rhizobium spp., Staphylococcus spp., Mycobacterium spp., Klebsiella pneumoniae, etc.
3. Saprophytic bacteria decompose organic compounds into inorganic and derive energy. E.g. Cellulomonas, Clostridium thermosaccharolyticum, Pseudomonas denitrificans, Acetobacter, etc.
Bacteria are considered as the first life-form to arise on the Earth about 4 billion years ago. All other life-forms are evolved from the bacteria.
A hyperthermophile of about 2.5 – 3.2 billion years ago was the ancestor of bacteria and archaea that are found in the present time.
Endosymbiotic association between different bacteria around 1.6 – 2.0 billion years ago give rise to the first proto-eukaryotic cell, which gradually gives rise to eukaryotes.
Most bacteria can be classified according to a lab procedure called Gram staining.
Bacteria can be further classified according to morphology
and their ability to grow in the presence of oxygen
Cocci can also be further identified :
Staphylococci on the basis of the presence of the enzyme coagulase and on their sensitivity to the antibiotic novobiocin.
Streptococci are grown on blood agar and classified on the basis of which form of hemolysis they employ (α, β, or γ). Further, on the basis of their response to the pyrrolidonyl-β-naphthylamide (PYR) test, their sensitivity to specific antimicrobials (optochin and bacitracin), and their ability to grow on sodium chloride (NaCl) media.
3,5/ Biotopes & Réservoirs
Le réservoir est le lieu dans lequel s’accumulent et prolifèrent les agents biologiques.
Ces derniers pouvant croître partout, les réservoirs peuvent se trouver dans l’environnement :
- le sol,
- les eaux douces ou marines,
- les plantes,
mais également sur ou dans un être humain ou un animal :
- peau,
- appareil respiratoire,
- salive,
- sang,
- laine...
3,6/ Application & Utilisation
Agrobactérium tumefaciens
bactérie pathogène du sol
Mécanisme à l'origine de la tumeur végétale de la galle du collet :
1 - Agrobacterium tumefaciens entre en contact avec une cellule de la plante à la faveur d'une blessure .
2 - Transfert de la partie ADN-T du plasmide Ti de la bactérie.
3 - Incorporation ADN-T dans l’ADN de la cellule végétale.
4 - Expression de l'ADN-T dans la cellule végétale
=> multiplication continue incontrôlée de la cellule végétale => développement de la tumeur ;
=> synthèse de substances spécifiques appelées opines.
5 - Libération des opines dans le milieu extracellulaire.
6 - Prélèvement des opines par la bactérie pour sa propre croissance
Transfert d’un plasmide dans une cellule de plant de colza -> obtention des plantes transgéniques
Des bactéries (procaryote) productrices d’insuline humaine (eucaryote)
les cinq principales bactéries responsables des intoxications alimentaires en France
article republié à partir de The Conversation sous licence Creative Commons.
comme l’indique le dernier rapport de l’EFSA (European Food Safety Authority). En 2020, il s’agissait des bactéries :
Campylobacter
Salmonella
Yersinia enterocolitica et Y. pseudotuberculosis
Escherichia coli (EHEC)
Listeria monocytogenes
Reported numbers of cases and notification rates of confirmed human zoonoses in the EU, 2020
Note: The total number of confirmed cases is indicated in parentheses at the end of each bar.
Bactéries, toxines et métabolites
Aeromonas spp. Infection opportuniste
Bacillus cereus Intoxination émétique et toxi-infection diarrhéique
Brucella spp. Brucellose
Campylobacter spp. Gastro-entérite aiguë et complications (syndrome de Guillain-Barré, arthrite réactionnelle, syndrome de l'intestin irritable)
Clostridium botulinum Botulisme, Botulisme infantile / nourrissons
Clostridioides difficile (syn Clostridium difficile) Infection opportuniste intestinale (diarrhée)
Clostridium perfringens Toxi-infection diarrhéique
Cronobacter spp. Infection systémique / nourrissons
Escherichia coli entérohémorragiques (EHEC)Gastro-entérite aiguë et complications (syndrome hémolytique et urémique [SHU], et syndrome de microangiopathie thrombotique [MAT])
Histamine Intoxication histaminique
Listeria monocytogenes Listériose invasive, Listériose périnatale / fœtus et nouveau-nés
Mycobacterium bovis Tuberculose
Salmonella non typhiques Gastro-entérite aiguë et complications (arthrite réactionnelle)
Shigella spp. / Escherichia coli entéroinvasifs (EIEC) Gastro-entérite aiguë et complications (SHU, arthrite réactionnelle)
Staphylococcus aureus Intoxination émétique
Vibrio non cholériques (Vibrio cholerae non O1 / non O139, Vibrio parahaemolyticus) Gastro-entérite aiguë
Yersinia entéropathogènes (Y. enterocolitica, Y. pseudotuberculosis) Gastro-entérite aiguë
Les bactéries lactiques (Lactobacillus, Streptococcus, Leuconostoc, Lactococcus, Pediococcus, Oenococcus, …) interviennent dans l'affinage des fromages, dans l'élaboration des produits de charcuterie et de la choucroute notamment.
Les Brevibacterium sont responsables principalement de l'aromatisation et de la coloration de certains fromages lors de l'affinage.
Les bactéries acétiques (Acetobacter, Gluconobacter,…) interviennent dans la fabrication du vinaigre et du vin par exemple.
Les bactéries propioniques (Propionibacterium) interviennent dans l'affinage des fromages à pâte pressée cuite de type emmental (flaveur et " trous ").
bactérioses
- La tularémie,
- Le botulisme,
- L'anthrax ou maladie du charbon,
- La maladie de Lyme ou Borréliose,
- La brucellose,
- La syphilis,
- Les chlamydioses,
- La lèpre
- Le tétanos,
- La légionellose,
- La salmonellose,
- La listeriose
- La peste
- Le cholera
- La typhoïde
Escherichia coli are commensal bacteria of the gastrointestinal tract of healthy
humans and animals
E. coli is the predominant facultative anaerobe in the gut 103 to108 per g of feces
E. coli belongs to the initial microflora colonizing the gut of newborns
E. coli is a leading cause for infant acute diarrhea and the primary cause of travelers' diarrhea.
About 50% of women have had at least one episode of urinary tract infection due to E. coli in their lifetime.
E. coli causes 10-50% of nosocomial infections.
E. coli is an emerging foodborne pathogen
7.109 humains
108 E.coli /g de selles x 100 g
=> 1010 E.coli / excréta journalier
=> 1020 E.coli excrétées / jour
550 samples per 24h
7500 bacterial strains identified per month
E. coli about 10 % of the identifications
10 653 E. coli in 2007
Pathotypes E.coli
Les E. coli pathogènes retrouvés dans chaque pathotype peuvent être regroupés en différents virotypes, selon les gènes de virulence qu’ils possèdent. Un virotype est une combinaison spécifique de gènes de virulence.
Parmi les facteurs de virulence les plus importants encodés par ces gènes, on retrouve les adhésines fimbriaires, les entérotoxines, les cytokines, la capsule et les lipopolysaccharides (LPS).
On peut également distinguer les différents E. coli pathogènes par le sérotypage, en se basant sur les différences antigéniques de l’antigène O du LPS, de l’antigène H du flagelle, et de l’antigène F des fimbriae.
Pathotypes d’E. coli associés aux maladies d’origine animale
Les E. coli pathogènes sont regroupés en différentes classes que l’on appelle pathotypes. Cette classification est basée sur les différents mécanismes qui causent la maladie
ETEC Escherichia coli entérotoxinogène
(Enterotoxigenic Escherichia coli)
STEC Escherichia coli producteur de toxine Shiga
(Shiga toxin producing Escherichia coli)
EPEC Escherichia coli entéropathogène
(Enteropathogenic Escherichia coli)
ExPEC Escherichia coli extraintestinal
(Extraintestinal Escherichia coli)
Sous-groupes de STEC :
EDEC: Escherichia coli de la maladie de l'oedème
Sous-groupes de ExPEC :
APEC: Escherichia coli pathogène d’origine aviaire
SEPEC:Escherichia coli septicémique
UPEC: Escherichia coli uropathogène
Les antibiotiques sont des molécules possédant la propriété de tuer (bactéricide) ou de limiter la propagation (bactériostatique) des bactéries.
Les antibiotiques utilisés en médecine sont fabriqués à partir de cultures de microorganismes ou sont des médicaments entièrement synthétisés. Le premier d’entre eux (la pénicilline) a été découvert par Alexander Fleming, par hasard, chez le champignon Penicillium glaucum.
Une infection nosocomiale est une infection contractée dans un établissement de santé. Le terme nosocomial vient du grec nosos, maladie, et de komein, soigner, qui forment le mot nosokomeion, hôpital.
Réferences
Microbe Notes is an educational niche blog/website related to microbiology (bacteriology, virology, parasitology, mycology, immunology, molecular biology, biochemistry, etc.) useful for biology and microbiology courses (High School, B.Sc, M.Sc., M.Phil., and Ph.D.). https://microbenotes.com/
Société Française de Microbiologie : https://www.sfm-microbiologie.org/
https://www.britannica.com/science/bacteria
https://bio.libretexts.org/Bookshelves/Microbiology
https://bio.libretexts.org/Bookshelves/Botany/Botany_(Ha_Morrow_and_Algiers)/02%3A_Biodiversity_(Organismal_Groups)/2.02%3A_Prokaryotes_and_Viruses/2.2.01%3A_Prokaryotes/2.2.1.03%3A_Bacteria
https://microbenotes.com/
Microbiote: des bactéries qui nous veulent du bien : https://lejournal.cnrs.fr/articles/microbiote-des-bacteries-qui-nous-veulent-du-bien
tique et Lyme : http://www.pourlascience.fr/ewb_pages/a/actualite-tiques-et-bacteries-de-lyme-un-benefice-reciproque-32073.php
http://www.microbes-edu.org/index.html
Trafic et signalisation membranaires chez les bactéries : https://map.insa-lyon.fr/fr/content/trafic-et-signalisation-membranaires-chez-bacteries
https://www.bioutils.ch/protocoles/22-la-conjugaison-bacterienne
https://www.sciencephoto.fr/
Selosse, Marc-André : "Jamais seul". Babel , Actes sud 2017. "ces microbes qui constituent les plantes, les animaux et les civilisations"
Naïtali, Guillier, Dubois : "Risques microbiologiques alimentaires". Lavoisier, Paris, 2017. ISBN 978-2-7430-2103-1
lundi 29 septembre 2025
2/ mycologie
μύκης « múkês » champignon, mousse
λόγος « lógos » parole, discours
La mycologie étudie les mycètes, champignons ou fungi.
Histoire de la mycologie
Au Ier siècle,
Pline l’Ancien en fait état dans son traité « Naturalis historia »,
Pedanius Dioscoride présente quelques usages thérapeutiques dans « De res medica ».
Au XVIIIe siècle, Jussieu sépare les champignons et les lichens des plantes.
Au XIXe siècle apparaissent les premiers ouvrages exclusivement consacrés au champignons :
1801 « Synopsis methodica fungorum » de Persoon
1821 « Systema mycologicum », de Fries
1882 « Sylloge fungorum omnium hucusque cognitorum » par Saccardo est la toute première classification mycologique
Les études se spécialiseront de plus en plus pour arriver à la définition du « règne fongique » dans les années 1970.
La mycologie est désormais une science en tant que telle.
2,1/ Taille, forme
On distingue deux groupes majeurs de champignons:
les champignons macroscopiques (à carpophore)
les champignons microscopiques (les moisissures et les levures).
Tout le monde n’est manifestement pas d’accord sur la façon de les classer, ...
les levures de l'ordre de 3-10 µm, les mycellium de 100 µm à plusieurs mètre
Thallophytes dont l’appareil végétatif est un thalle (¢ non spécialisé) par opposition aux Cormophytes dont l’appareil végétatif est différentié en racine-tige-feuilles
thall : bourgeon[ thallos] θαλλός
phyto, phyte : plante, végétal [phuton] φυτόν
cormo : tige [kormos] κορμος
Carpophore : fructifère [karpóphoros] καρποφόρος
Synonymes : sporocarpe, sporophore
spore : semer [speiro] σπείρω
carpo : fruit [karpós] καρπός
phore : qui porte [phoros] φορὸς
Au niveau structural, les ‘mycètes’ sont souvent caractérisés par des structures cellulaires végétatives filamenteuses qu’on appelle hyphes
qui lorsqu’elles sont rassemblées en un ensemble cohérent et visible à l’oeil nu, constituent un mycélium.
L’appareil végétatif ne présentant ni feuilles ni racines différenciées, on peut l’appeler thalle
L’appareil végétatif des moisissures forme un thalle composé de filaments microscopique enchevêtrés plus ou moins ramifiés, appelés hyphes. L’ensemble des hyphes forme le mycélium, visible à l’oeil nu.
Le mot thalle est un nom propre aux botanistes.
Le mot mycélium est beaucoup plus utilisé par les microbiologistes.
L’appareil végétatif des mycètes peut être constitué d'une seule cellule, se sont les levures.
Les levures sont des champignons unicellulaires qui ont une taille qui varie de 2 à 50 μm.
La taille des levures est donc supérieure à celle des bactéries ce qui permet facilement de les distinguer. Leur thalle est dit lévuriforme.
Les levures peuvent se présenter sous plusieurs formes, elle peut être sphérique, elliptique ou apiculée (en citron)
Les cellules de moisissure son tubulaires, formant des filaments
Forme ronde ou ovalaire : levures et spores. (Saccharomyces)
Forme pseudo filamenteuse : Le pseudomycéllium chez certaines levure (Candida albicans) est formés de cellules restant accolées après des divisions successives par bourgeonnement.
Selon la présence de cloisons (parois) entre les cellules de l’hyphe on peut distinguer :
Les Phycomycètes, les cellules ne sont pas séparées par des cloisons transversales : le thalle est dit coenocytique ou siphonné.
Les Septomycètes, le thalle est cloisonné ou septé. Dans ce cas, des perforations assurent la communication entre les cellules (ex : Aspergillus).
Pore = synapse = plasmodesme.
Les septa (pluriel de septum, du latin, qui veut dire cloison) restent perforés pour permettre la communication entre les différents compartiments de l’hyphe.
Les cloisons se forment de la périphérie vers le centre de l’hyphe
2,2/ Composition & Métabolisme
The electron tomogram of a complete yeast cell reveals the cellular architecture. It shows plasma membrane, microtubules and light vacuoles (green), nucleus, dark vacuoles and dark vesicles (gold), mitochondria and large dark vesicles (blue) and light vesicles (pink).
Structure cellulaire
- paroi (cellulose ou chitine, polysaccharides, pectines, protéines, pigments, hémicellulose..)
- plasmalemme (P-lip, stérols, glycolip, prot)
- ribosomes,
- mitochondries
- ergastoplasme (RE, Golgi, lysosomes, peroxysomes, vacuoles, ..)
- noyau(x)
- tréhalose ou glycogène de réserve
- lipochromes solubles (goût.lip .)
- tannins,
- cristaux Oxalate de Ca
Comme certains animaux :
- réserves sous forme de glycogène
- paroi de chitine
- hétérotrophes
Comme certains végétaux :
- cellules protégées par une paroi
- production de spores
- fixés au milieu de vie
- autotrophes pour l’azote
des cellules hyphales :
1- paroi cellulaire
2- septum
3- mitochondrie
4- vacuole
5- cristal d'ergosterol (provitamine D2)
6- ribosome
7- noyau cellulaire
8- réticulum endoplasmique
9- corps lipidique
10- membrane plasmique
11- spitzenkörper
12- appareil de Golgi.
Notion de cellule floue !
de l'allemand Spitzen signifiant « pointe », « sommet »,
et Körper désignant ici un « organite »
The Spitzenkörper (SPK) is a highly ordered structure of hyphal apices.
The SPK determines hyphal growth and morphogenesis.
Neurospora crassa provides insight into the organization of the fungal SPK.
The main constituents of the SPK are vesicles, actin and ribosomes.
Macrovesicles and microvesicles contain different cell wall synthetic functions.
La paroi cellulaire est rigide et constituée principalement de polysaccharides (80 %) (chitine, et N-acétyl glucosamine) et de protéines (10 à 20%).
La membrane plasmique (= plasmalemme), d’une structure classique des membranes biologiques est composée de stérols (riche en ergostérol et zymostérol).
Les polysaccharides de la paroi sont différents suivant les grands groupes fongiques. La majorité des champignons vrais, à l’exception des Zygomycota, ont typiquement la chitine et les glucanes comme polysaccharides essentiels de leur paroi.
La chitine, qui est aussi le constituant majeur de l’exosquelette des insectes et d’autres arthropodes, la chitine est même trouvée dans les coquilles dures d’insectes, de homards et d’araignées.
Divers enzymes hydrolytiques comme les chitinases et les glucanases sont étroitement liés à la paroi cellulaire des mycètes.
Les polysaccharides de la paroi sont différents suivant les grands groupes fongiques. La majorité des champignons vrais, à l’exception des Zygomycota, ont typiquement la chitine et les glucanes comme polysaccharides essentiels de leur paroi.
La chitine, qui est aussi le constituant majeur de l’exosquelette des insectes et d’autres arthropodes, la chitine est même trouvée dans les coquilles dures d’insectes, de homards et d’araignées.
Divers enzymes hydrolytiques comme les chitinases et les glucanases sont étroitement liés à la paroi cellulaire des mycètes.
Constitutive functions of the yeast vacuole. The vacuole is responsible for multiple constitutive processes:
1) Degradation: The vacuole is highly enriched for hydrolases (yellow circles) that break down cargo delivered via multiple trafficking pathways to the vacuole.
2) Storage: The vacuolar membrane contains multiple transporters (blue polygons) that import amino acids, ions, and metals. Vacuolar acidification by the vacuolar H+ ATPase (V1 and V0, green) is required for proper maturation of hydrolases and for establishing the proton gradient that drives many transporters.
3) Buffering: The vacuolar membrane also contains transporters that recycle amino acids, ions, and metals to the cytosol. The combined activity of importers and exporters is important for ion homeostasis and amino acid recycling. The vacuole is also the main storage site for polyphosphate which buffers cations and is a source for cellular phosphate.
4) Detoxification: The vacuole also sequesters toxic metals and potentially harmful metabolic bi-products via ABC transporters.
Saccharomyces cerevisiae en MET
A : aérobie ; B : anaérobie
Deux suspensions A et B de levures à 10 g/L sont préparées. On ajoute du glucose à chaque suspension. Les deux suspensions sont maintenues à 20 °C mais seule la suspension A est aérée. On prélève une goutte de chacune des suspensions au début de l’expérience puis au bout de 48 h.
Mesures ExAO du métabolisme des levures
Métabolisme respiration ou fermentation
Utilisation de glucose et dioxygène
Production de CO2
plus de dioxygène
Utilisation de glucose moindre
Production d’éthanol et de CO2
Génophores
Noyaux généralement petits
Chromosomes complexes /1 ou plus → ploïdie
ADN (50%)
ARN
Protéines
ADN extrachromosomique :
- mitochondrial
- plasmides (2µ chez S.cerevisiae x 50-100 copies/¢
- AN bicaténaire encapsulé (virus like killer particules)
2,3/ Croissance & Reproduction
En cultures sur milieux gélosés, les levures développent des colonies superficielles, blanches ou beige, crémeuses et brillantes à surfaces lisses.
Les colonies de moisissures sont très diverses, cérébriforme, avec stries radiales.
Elles ont une vitesse de croissance plus ou moins rapide (1 à 21 jours), elles sont donc plus ou moins envahissantes.
Les colonies sont incrustées dans la gélose avec développement d’un mycélium important.
Un développement abondant d’un mycélium aérien donne une surface laineuse, un mycélium aérien court donne un aspect duveteux, un mycélium aérien produisant de nombreuses spores crée une surface d'apparence poudreuse semblable à du sucre ou de la farine.
La croissance est strictement apicale, elle se fait au niveau de l’apex des hyphes.
À partir d’un point central, les filaments mycéliens divergent, se ramifient et donnent naissance à un organisme ou colonie dont la croissance est circulaire.
Deux types de reprodution :
végétative / mitoses
sexuée /meiose, caryogamie, fécondation (ordres variables)
Cryptogames [caché, union] : appareil reproducteur invisible à l’oeil nu, par opposition aux Phanérogames [visible, union] possédant des fleurs visibles
Oogoniates : l’oogone (sac à spores ou à gamètes) possède une enveloppe simple ;
par opposition aux Archégoniates (cormophytes) dont l’archégone possède une enveloppe pluri¢
La reproduction et la dissémination des champignons s’effectuent grâce à la formation de cellules particulières qu’on appelle d’une façon générale les spores.
Une spores est une cellule reproductrice unicellulaire qui se développe par germination pour former un nouvel individu ; les spores fongiques sont très légères et flottent dans l’air.
Les spores d’origine végétative (asexuée) résultent d’une mitose
thallospores sont des exospores formées à partir du thalle par transformation d’éléments préexistants :
arthrospores se forment par fragmentation de l’extrémité de l’hyphe, chaque spore est une cellule.
chlamydiospores, volumineuses terminales ou intercalaires à parois épaisses. Elles peuvent être isolées ou en chaînes.
blastospores se forment par bourgeonnement d’une cellule mère végétative.
sporangiospores flagellées ou non, formées à l’intérieur d’un sporange à l’éxtrémité d’un sporangiophore
conidiospores parfois multi¢, formées à partir d’un conidiophore, à l’intérieur d’une conidie
Les spores d’origine sexuée résultent de la fusion entre ∞spores et zygospores (fécondation) ou d’une division de d’ascospore endogène ou de basidiospore exogène (méiose)
ascospores à n chromosomes renfermée dans un sac appelé asque. (Penicillium spp, Aspergillus spp, Neurospora spp, yeast, etc.) → 8 ascospores endogènes
basidiospore est la transformation d’une cellule en baside : une cellule à 2 chromosomes se transforme (2 méioses successives) à une baside avec 4 cellules à 1 chromosome. (Agaricus) → 4 basidiospores exogènes
Cycles de vie
Le cycle biologique de Saccharomyces cerevisiae.
A l'état naturel, la levure présente une croissance végétative et vit préférentiellement sous la forme diploïde.
Cela lui permet de s'adapter à des changements de milieu et ainsi de mieux résister aux divers stress qui endommagent l'ADN.
Avoir deux copies de chaque gène lui permet une meilleure résistance.
Dans des conditions de stress extrêmes, elle peut aussi s'orienter vers un état de quiescence ou encore vers une croissance pseudohyphale qui lui permet d'explorer le milieu à la recherche de nutriments.
Enfin, pour se protéger des agressions extérieures, elle peut sporuler.
Suite à cette dernière possibilité, dans des conditions redevenues normales, la levure peut se diviser sous une forme haploïde ou encore se conjuguer à une levure de type sexuel opposé afin de revenir vers une forme diploïde.
2,4/ Classification & Evolution
La taxinomie des champignons est soumise à une hiérarchie similaire à celle des plantes, les divers suffixes utilisés permettant de visualiser les rangs taxinomiques de cette hiérarchie.
La nomenclature se fait selon les terminaisons latines suivantes :
-mycota : division (ou embranchement) ;
-mycotina : subdivision (sous-embranchement) ;
-mycetes : classe ;
-mycetidae : sous-classe ;
-ales : ordre ;
-ineae : sous-ordre ;
-aceae : famille ;
-oideae : sous-famille ;
-ieae : tribu ;
-inae : sous-tribu (rarement utilisées).
Genre (éventuellement divisé en sous-genres, sections, sous-sections, séries et sous-séries)
espèce (divisions possibles : sous-espèce, variété, sous-variété, forme)
Domaine Eukaryota
Règne des Opisthokonta :
Embranchement des Archemycota
Classe des Chytridiomycetes
Classe des Zygomycetes
Embranchement des Ascomycota
Classe des Ascomycetes
Embranchement des Basidiomycota
Classe des Basidiomycetes
Embranchement des Microsporidia
Règne des Chromista
Classe des Labyrinthulomycetes
Classe des Oomycetes
Classe des Hyphochytriomycetes
Sous-règne des Amoebozoa
Mycetozoa
Mycophytes [champignon, plante] sont devenus Mycètes car ils ne font plus partie des végétaux (hétérotrophes, paroi de chitine)
Si l'ensemble des taxons est clairement défini, ce que l'on met dedans l'est beaucoup moins, d'autant que les études sur l'ADN ont entraîné de profonds bouleversements.
Jusque dans les années 1990, on classait les champignons en quatre divisions : Gymnomycètes, Deutéromycètes, Mastigomycètes, Amastigomycètes.
Aujourd'hui, il y a toujours quatre divisions, mais ce ne sont plus les mêmes : Chytridiomycètes, Zygomycètes, Ascomycètes, Basidiomycètes.
L'alignement des séquences d'ITS* de différents champignons permet après construction d'un arbre phylogénétique de repérer 3 grands groupes:
Les Basidiomycètes (ex le coprin, pour simplifier les macrochampignons, à pied et chapeau)
Les Ascomycètes :
Les Euascomycètes (ex Aspergillus, Penicillium, pour simplifier les moisissures)
Les Hémiascomycètes (ex Saccharomyces, Candida, pour simplifier les levures)
*le Consortium for the Barcode of Life (CBOL) a défini le gène codant pour la région ITS (Internal Transcribed Spacer) comme marqueur fongique universel.
Les ‘mycètes’ au sens traditionnel : un ensemble polyphylétique d’organismes
• L’étude de l’arbre des Eucaryotes montre clairement que les ‘champignons’ au sens large sont polyphylétiques
• On retiendra notamment deux groupes :
Les Eumycètes [Eumycota = Fungi s. str] (env. 70 000 espèces connues),
appartenant aux Opistochontes, ce qui place les Eumycètes quasiment en groupe frère des Métazoaires.
Caractères dérivés propres :
- Une voie originale de synthèse de la lysine
- Des arguments moléculaires (ARNr, ADN…) variés)
Les Oomycètes [Oomycota] (env. 1000 espèces connues) qui appartiennent aux Straménopiles et sont très proches des Algues brunes et autres groupes apparentés. Il semblerait que les Oomycètes soient une lignée de Straménopiles ayant perdu la capacité photosynthétique.
Eumycota: mushrooms, sac fungi, yeast, molds, rusts, smuts, etc.
kingdom: Fungi
11 Phylum
59 Class
268 Order
1 061 Family
12 578 Genus
154 537 Species
2,5/ Biotopes & Réservoirs
Certaines moisissures vivent en symbiose avec les végétaux, d’autres sont parasites des végétaux et animaux, d’autres encore sont des saprophytes qui se développent sur des déchets organiques ou contaminent les produits alimentaires.
Mycètes dans la Classification simplifiée des principaux agents microbiens alimentaires visés par les critères microbiologiques :
moisissures : Aspergillus, Alternaria, Botrytis, Cladosporium, Fusarium, Mucor, Penicilium, Rhizopus, Verticillium,
levures : Saccharomyces, Kluyveromyces, Pichia, Hansenula
Exemples de genres de champignons retrouvés en clinique : Aspergillus sp. Cryptococcus sp. Absidia sp. Paecilomyces sp. Trichosporon sp. Mucor sp. Penicillium sp. Rhizomucor sp. Rasamsonia sp. Rhizopus sp. Acremonium sp. Malassezia sp. Fusarium sp. Rhodotorula sp. Trichoderma sp. Onychocola sp. Epidermophyton sp. Microsporum sp. Trichophyton sp. Scedosporium sp. Scopulariopsis sp. Candida sp. Geotrichum sp. Saccharomyces sp. Alternaria sp. Aureobasidium sp. Cladosporium sp. Exophiala sp.
Les infections fongiques connaissent globalement une incidence croissante.
La pathogénicité est très variable d’une espèce fongique à une autre ;
parmi la grande diversité du règne fongique, peu de champignons sont pathogènes pour l’Homme
cependant certains sont ubiquitaires (Aspergillus sp., Fusarium sp., etc) et de ce fait il est d’autant plus difficile de s’en prémunir.
2,6/ Application & Utilisation
Les champignons sont parfois très utiles et largement utilisés en pharmacologie, en agriculture ou dans l’industrie alimentaire
médecine
A) L'infection par les Mucorales se produit le plus souvent lorsque des spores fongiques sont inhalées et colonisent soit la cavité nasale, soit les alvéoles pulmonaires.
B) Les spores fongiques expriment la protéine de surface CotH3 et se lient au récepteur GRP78 sur les cellules épithéliales nasales pour induire une invasion.
C) Dans les alvéoles, les spores fongiques expriment la protéine de surface CotH7 qui se lie au récepteur de l'intégrine avant d'activer le récepteur du facteur de croissance épidermique (EGFR) sur les cellules épithéliales alvéolaires pour induire l'invasion.
D) Une fois disséminées par les vaisseaux sanguins, les spores sont activées dans des conditions aérobies, germent et envahissent les tissus de l'organe. Le processus de germination conduit à la production de mucoricine.
E) La mucoricine se lie aux cellules des tissus et pénètre dans le cytosol pour inhiber les ribosomes, provoquant l'apoptose et la nécrose. La mucoricine induit également une perméabilité vasculaire, ce qui favorise une dissémination hématogène rapide.
F) La croissance des hyphes, les débris cellulaires et la mucoricine sont reconnus par le système immunitaire. Cela conduit au recrutement de cellules immunitaires résidentes, induisant une forte réponse inflammatoire.
agriculture
Selon une enquête internationale menée en 2012 auprès de mycologues par la revue Molecular Plant Pathology, on a identifié les dix espèces ou genres de champignons phytopathogènes les plus importants, en tenant compte tant des aspects scientifiques qu'économiques :
1) Magnaporthe oryzae, agent de la pyriculariose du riz ;
2) Botrytis cinerea, agent de la pourriture grise ;
3) Puccinia spp., agents de rouilles affectant notamment les Poaceae (dont les céréales et plus particulièrement le blé) ;
4) Fusarium graminearum, agent de la fusariose du maïs et de la fusariose ou gale du blé ;
5) Fusarium oxysporum, agent de la fusariose vasculaire qui affecte de nombreuses plantes cultivées ;.
6) Blumeria graminis, agent de l'oïdium des céréales ;
7) Mycosphaerella graminicola, agent de la septoriose du blé ;
8) Colletotrichum spp., agents des anthracnoses affectant de nombreuses plantes, notamment arbres fruitiers, plantes maraîchères et ornementales, et causant des pertes post-récolte importantes chez les fruits et légumes entreposés ;
9) Ustilago maydis, agent du charbon du maïs et organisme modèle pour la recherche en phytopathologie et en génétique des plantes ;
10) Melampsora lini, agent de la rouille du lin, qui doit sa place dans le classement à son rôle de « système modèle » pour l'étude de l'immunité chez les plantes
défense
Plusieurs espèces de champignons phytopathogènes ont été classées comme agents potentiels de guerre biologique par l'armée américaine :
Colletotrichum coffeanum → anthracnose des baies du caféier,
Cochiliobolus miyabeans (Helminthosporium oryzae) → helminthosporiose du riz,
Microcyclus ulei (syn. Dothidella ulei) → maladie sud-américaine des feuilles de l'hévéa,
Puccinia graminis (syn. Puccinia graminis fsp. Tritici) → rouille noire du blé,
Puccinia striiformis (syn. Puccinia glumarium) → rouille jaune des graminées,
Pyricularia grisea (syn. Pyricularia oryzae) → pyriculariose du riz.
alimentation
champignon de Paris, cèpes, girolles, ...
levure de bière → pain
fermentation alcoolique (vin, bières), fromages,
substances organiques (ac.oxalique, citrique, lactique, gluconique, gallique, furamique, glycérol, corps gras, …) enzymes, antibiotiques, protéines,
lutte biologique
recherche
en microbiologie, cytologie, biochimie, génétique,
Réferences
Société Mycologique de France : http://www.mycofrance.fr/
https://www.kloranebotanical.foundation/la-botanique/dossiers/champignons-et-lichens/quest-ce-que-la-mycologie
https://fac.umc.edu.dz/snv/faculte/tc/2020/Cours mycologie L2.pdf
Histoire d’hyphes : https://blog.mycoquebec.org/blog/histoire-dhyphes-i/
Dénombrement des levures et moisissures dans les aliments : https://prezi.com/skue_4o0bsrp/denombrement-des-levures-et-moisissures-dans-les-aliments/
Classe préparatoire TB • SVT • Partie 4 • TP 4.2. Les ‘mycètes’ dans les écosystèmes : https://www.svt-tanguy-jean.com/uploads/1/2/0/4/120408978/tb-tp-4-2-mycetes.pdf
https://www.microscopies.com/DOSSIERS/Magazine/Articles/J Maffert/Les hyphes.html
lichen : http://l abopathe.free.fr/symbioses.html
Les lichens http://biopathe.fr/articles.php?lng=fr&pg=331
Richard J.M. : "éléments de mycologie" ISA Lille 1976
Simon E. : Mise au point d’une technique de séquençage pour l’identification fongique : https://dumas.ccsd.cnrs.fr/dumas-03213063/document
Guiraud J.P.: "microbiologie alimentaire". Dunod, Paris 2012.
Forget-Richard F. & Oswald I. "Risques microbiologiques alimentaires". Lavoisier, Paris, 2017
Mycotoxines : https://www.who.int/fr/news-room/fact-sheets/detail/mycotoxins
Mycotoxin in Food Products : https://www.intechopen.com/chapters/70453
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