LES BACTERIES LES PLUS IMPORTANTES A

CONNAITRE

2

Les bactéries

• Classification simplifiée des bactéries

• Les bactéries des fermentations alimentaires

• Les associations plantes-bactéries

• Les bactéries pathogènes des végétaux et leur implication dans les OGM

• Les bactéries probiotiques

• Les bactéries utilisées ou potentiellement utilisables en biotechnologie

• Les germes d’altération ou responsables de pathologies non alimentaires

• Les bactéries responsables de Toxi Infections Alimentaires Collectives

3

Classification simplifiée: Gram négatifgroupe famille espèces

Les Spirochètes Borrelia

Les bactéries à gram négatif aérobies à microaérophiles, mobiles, spiralées ou vibrioïdes

Campylobacter Aquaspirillum

Les bactéries à Gram négatif incurvées peu ou pas mobiles

Les bacilles et coques à Gram négatif aérobies

Pseusomonadaceae AzotobacteriaceaeRhizobiaceaeNitrobacteriaceae AcetobacteriaceaeLegionellaceaeNeisseriaceae

Pseudomonas, AlcaligenesRhizobium, AgrobacteriumAcetobacter Nitrobacter , NitrosomonasLegionellaNeisseria

Les bacilles anaérobies facultatifs à Gram négatif

EnterobacteriaceaeVibrionaceaePasteurellaceae

Escherichia coli, Salmonella Vibrio

Les bacilles anaérobies à Gram négatif droits, courbes ou hélicoïdaux

Les bactéries dissimilatrices des sulfates ou réductrices du soufre

Les Rickettsies et Chlamydies

Les mycoplasmes

Les endosymbiontes

4

Classification simplifiée: Gram positifgroupe famille espèces

Les coques à Gram positif MicrococcaceaeDeinococcaceaeAutres Genres de coques

MicrococcusStaphylococcusStaphylococcusEnterococcus

Les Coques et Bacilles à gram positif formant des spores

BacillesClostridies

Bacillus cereus B.thuringiensis B . stearothermophilusB. thermoacidodurans ou

coagulansClostridium acetobutylicumClostridium perfringens

Les Bacilles à Gram positif réguliers ne formant pas de spores

LactobacillesListeria et Brochothrix

Lactobacillus delbrueckiiLactobacillus acidophilusLactobacillus casei Lactobacillus

plantarumListeriaBrochothrix

Les Bacilles à Gram positif irréguliers ne formant pas de spores

Corynebacterium :PropionibacteriumBifidobacterium

Les Mycobactéries

Les Nocardiomorphes

Les bactéries dissimilatrices des sulfates ou réductrices du soufre

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Les bactéries des fermentations alimentaires

Les saucissons, la choucroute, le vin et les boissons alcoolisées, les yaourts et les fromages, les olives, le chocolat…. produits de transformation de matières premières par des microorganismes : bactéries, levures et moisissures.

bactéries à Gram négatif •Famille des Acetobacteraceae

bactéries à Gram positif •Famille des Micrococcaceae

•Famille des Streptococaceae

•Les bactéries lactiques

6

Acetobacteraceae (G-)Acetobacter et GluconobacterGram négatif, peut être variable, mobiles et aérobies strictes, catalase positive, oxydase négative , métabolisme strictement oxydatif, (pas de respiration nitrate). peuvent se développer à des pH inférieurs à 5. oxydation des alcools incomplètes jusqu’au stade acide acétique  ou acide et/ou la cétone correspondante.

CH3CH2OH CH3CHO CH3COOH

NAD+ NADH NAD+ NADH

O2

Génération ATP

7

Acetobacter Acetobacter xylinum : matrice de polysaccharides, cellulose, dextranes, lévanes, une structure qui flotte

vin

Matrice de polysaccharides cellulose, dextranes, lévanes

Vinaigre , technique dite « d’Orléans »

Générateur de vinaigreLits arrosés

vin

Évacuation du vinaigrelimpide

8

Fabrication du vinaigre: Acetobacter xylinum: technique Frings acetator« Frings acetator » bactéries en suspension dans un fermenteur de grande contenance ( entre 6000 et 8000L).

Évacuation et filtration du vinaigre

Vin ou ….

Turbine et pales d’aération

Wwww; patrimoine de France.org (nov 2009)

aération de microbulles d’air

concentration en acide plus de 10% et concentration en alcool inférieure à 0,3%. capteurs en continu.3 000L de vinaigre par jour, à partir de vin, d’alcool pur ou de cidre. cuve en bois ou en acier.

9

Les bactéries lactiques (G+)et les bactéries acidifiantes

fermentent les sucres en acide lactique, seul ou non.

Fabrication de saucissonFabrication de produits laitiers: yaourts , fromagesProduction de choucrouteVinification

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Production de yaourt

Lactobacillus delbrueckii sous-espèce bulgaricus et Streptococcus thermophilus

Pi des caséines du lait de 4,1 à 4,9. Au Pi : protéines électriquement neutres: coagulum typique du yaourt

Le lactose hydrolysé en glucose et galactose par une galactosidase.Le galactose transformé en glucose 1-P

Lactobacillus delbrueckii sous-espèce bulgaricus Lactobacillus homofermentaire microaérophile activité protéolytique Stimulation de la croissance de Streptococcus

Streptococcus thermophilusanaérobie acide lactique ; un peu d’acide pyruvique et formique (et de CO2) utilisés par Lactobacillus .protosymbiose

11

Production de fromages: cas du Comté

Lactobacillus delbrueckii sous-espèce lactis, Lactobacillus helveticus, Streptococcus thermophilus et Propionibacterium freundenreichii

ferments

Incubation 1heure

32°C

présure

53°C45min

48°C; 36°C20 heures

fermentation acide lactique

11°C21 jours

sel

« cuisson » pressage

acide lactique

acides acétiquePropionique67 composés arômatiques

Propionibacterium

32°C

12

Production de saucisson

Lactobacillus sake, plantarum, curvatus, pentosusPediococcus acidilacticii, pentosaceususStaphylococcus xylosus, carnosus(micrococcus varians, Kocuria varians)+ Debaryomyces hansenii , Candida lipolytica, famata,

mêlée

Maigre de porc (10%lipides) 30 kgTrimming (25%lipides) 15 kgPoitrine (40% lipides) 20 kgGras de porc 30 kgSel 3 à 3,4 kgSaccharose et ou lactose et ou amidon 1,5 à 3,5 kgNa NO3 0,15 kgÉpices 0,2 à 0,4 kgCarmin de cochenille 50 à 150 gFerment [C] finale 106 à 107 /g

Pour 100kg

Hachage entre -3 et -4°CTrous du hachoir 6mm de Ø

Pétrissage entre -3 et -4°CAu moins 3 minutes

13

Production de saucisson2

mêlée

Embossage entre -3 et -4°COpération manuelle sur chaudin

Ficelage automatique ou manuel -3 et -4°C

Installation sur des bâtonsPuis aspersion de la flore de surface

Trempage dans une suspension de spores de la flore de surface Installation sur des bâtons

Etuvage de 24 à 48 heures à 24°C

Refroidissement par palier à 16 puis 12/14°C

Séchage 12/14°C

Penicillium nalgiovensis, chrysogenum, camemberti

14

Production de saucisson3

2 4 6 8 10 12

9

8

7

6

5

4

3

2

1

Etuvage de 24 à 48 heures à 24°C

Temps en jours

Nbre de germes/g (log)

pH

5,6

5,4

5,2

levures

Entérobactéries

pH

Bactéries lactiques

staphylocoques

Penicillium

15

Production de choucroute

Lactobacillus plantarum, sakei, Leuconostoc mesenteroides,Pediococcus pentosaceus, Lactococcus lactis

Chou coupé en fines lames (1mm) Addition de 1% de NaCl et de ferment starter : 104 à 105 bactéries/g, Incubation à 20°C pendant 4 à 14 jours pH inférieur à 4°C.

refroidissement à 4°C pour la conservation. Inhibition du développement des germes pathogènes

Entérobactéries et Listeria.

16

Vinification

0

2

4

6

8

10

12

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45

temps en jours

% d

'alc

ool v/

V

taux d'alcool

[malate] g/l

log bactéries lactiques

log levures

1

2

3

4

1

2

3

4

5

6

7

8

Leuconostoc oenosLactobacillus hilgardiiPediococcus damnosus

Fermentation m

alolactique

100g de sucres/L : glc, fru et 5tose( 1 à 5g), acide citrique(0,5g); l’acide malique(4g),

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Les associations plantes- bactéries

Racines de légumineuses

Rhizobium

assimilation de l’azote atmosphérique en anaérobiose symbiose entre des racines de légumineuses et des bactéries: Rhyzobium.

18

Les associations plantes- bactéries

Méristème sans bactérie

Invasion bactérienne

Zone de fixation de l’azote

Zone de sénescence

poil absorbant

Organisation des nodules

Les bactéries forment sur les racines des nodosités dont l’organisation est complexe. L’entrée des bactéries se fait par les poils absorbants des fines racines. Les bactéries envahissent ensuite les tissus de la racine et y forment des colonies synbiotiques. La durée de fonctionnement de ces symbioses est limitée à trois semaines.

19

Les associations plantes- bactéries

associations à bénéfices réciproques avec les racines des arbres ou des herbacées,

Pas de colonisation les tissus de la plante mais seulement la rhyzosphère,

moyen de protection des végétaux contre le dessèchement,

les carences en minéraux (phosphore).

Les bactéries sont très diverses et varient selon le terrain, les végétaux, les climats….

30 mars

20

Les bactéries pathogènes des végétaux et leur implication dans les OGMLes tumeurs végétales Agrobacterium ~ mécanisme de cancérisation chez les cellules animales. Régulation de la croissance chez les végétaux par des hormones

rosier vigne

21

Infection par les bactéries pathogènes

L’infection : Agrobacterium tumefasciens : Crown gall ou tumeur envahissante des plantes.

collet

Ti

Ti

Ti

TiT-DNA

TiVir

T-DNA

AccCon

Ori

22

Infection par les bactéries pathogènes2Le plasmide Ti ~200 kpb,

TiVir

T-DNA

AccCon

Ori

T-DNA: gènes transfectés <25kpb

Ori

Con: gènes s de conjugaison

Acc: gènes des enzymesde dégradation des opines

Vir: gènes du transfert aux cellules végétales

23

Infection par les bactéries pathogènes 3Le T-DNA

T-DNA

Chromosome De la plante transfectée Cancérisation

des tissus végétaux:Multiplication anarchique des cellules

auxines

cytokines

opines

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Le plasmide Ti et les OGMentrée dans une cellule végétale intégration au génome Modification de Ti par mutations dans les gènes d’induction des tumeurs, pour éliminer la synthèse anarchique d’hormones végétales.

T-DNA ouvert, modifié

Tmod-DNA

Gène d’intérêt inséré

opines

CytokinesauxinesTi

Acc

Con

Ori Vir

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Les bactéries probiotiques

DéfinitionSouche d’origine humaine

Supplément alimentaire microbien vivant

Adhésion à la muqueuse intestinaleProduction de composés anti-microbiens.

Effets bénéfiques

26

Les bactéries probiotiques2

Réduction des risques de diarrhées et réduction des diarrhées installées

Stimulation du système immunitairematuration des entérocytes et une augmentation de leur turn-over,

Réduction de génotoxicité ,Réduction des métabolites carcinogènesenzymes bactériens glucuronidases, azoréductase, nitroréductase:<flore normale du TD réduits par L. acidophilus.

Amélioration de la digestion du lactose et diminution du taux de cholestérol sanguin

Effet bénéfique sur l’hôte

27

Réduction des diarrhées installées

Diarrhées chroniques installées (12 semaines)Chine 2004

Comparaison entre traitement -usuel en Chine avec des probiotiques

-avec des smectites

5 jours

6 jours

28

Japon 2005

Truite

Stimulation du système immunitaireProbiotiques incorporés à l’aliment à raison de 10 11 bactéries viables par gramme d’aliment

Jour O Jour 1O Jour 2O

témoin

Lactobacillus rhamnosus

Concentration en immunoglobulines (mg/ml)

0

2

4

6

8

10

12

29

Réduction du taux de cholestérol

eauLait +

Lb casei

Lait + Lb plantarum

Lait + Lb acidophilus

Taïwan 2005

Réduction du taux de cholestérol sanguinSourisRégime riche en cholestérolBoisson: avec probiotiques

LDL

Cholestéroltotal

S1

S20

50

100

150

200

30

Réduction de génotoxicité

Furazolidone antibiotique usuel Furazolidone antibiotique usuel Carcinogène pour les poissonsCarcinogène pour les poissons

0

50

100

Lbacidophilus

Streptococcusthermophilus

Bifidobacteriumlactis

Lactobacillusplantarum

Lactobacilluscasei

%tage d’inhibition de génotoxicité de la furazolidonesur E.coli (réponse de type SOS)

31

Les bactéries probiotiques3

Déconjuqaison des sels biliaires

Effet barrièrechez des sujets affaiblis par des chimiothérapies ou antibiothérapies lourdes. mode d’action:- compétition pour les sites d’adhésion et les substrats nutritifs,

-une stimulation de la motricité intestinale et d’autre part la -production d’acides organiques -production de bactériocines et H2O2

Cette appellation « probiotique «  est attribuée à un certain nombre de bactéries lactiques comme

Lactobacillus casei, L. acidophilus, L delbrueckii, Bifidobacterium bifidus.

32

Bifidobacterium

B. breve B. infantis B. longum B. adolescentis

Thiamine (B1) + +++ + +

Riboflavine (B2) + + +++ +

Pyridoxine (B6) ++ ++ +++ ++

Ac. Folique (B9) + +++ + +

Cobalamine (B12) + ++ +++ +

Ac ascorbique (C) ++ ++ +++ +

Ac nicotinique (PP) +++ +++ + +

Biotine (H) ++ +++ ++ ++

pléomorphes, anaérobiesGlc acétate + lactate (3/2)

33

Lactobacillus acidophilus

tractus digestif, productrice de peroxyde par une NADH peroxydase,souche ajoutée dans certaines production de yaourt.. accélération du transit intestinal Diminution du syndrome du colon irritableRéduction des diarrhées associées à la prise d’antibiotiques

Lactobacillus acidophilus casei ou Lactobacillus GGla souche qui adhère le mieux aux parois du tube digestif et aux muqueuses buccales. 106 par gramme de fèces. mêmes effets que la souche L. acidophilus. effet « santé ».

34

Les bactéries utilisées ou potentiellement utilisables en biotechnologie

-Synthèse de vitamine C,-Traitement de dépollution des eaux usées et des sols pollués,-Production de nanoparticules magnétiques,-Lutte biologique,-Production de biopolymères,-Compostage et méthanogénèse,-Production d’hydrogène à usage de biocarburant………………………

35

Synthèse de vitamine C : Gluconobacter oxydans

CH2OH

HCOH

HOCH

HCOH

HCOH

CH2OH

D-sorbitol

CH2OH

HCOH

HOCH

HCOH

O=C

CH2OH

L-sorbose

Gluconobacter

oxydans

HCO

HCOH

HOCH

HCOH

HCOH

CH2OH

glucose

Réduction électrolytique

HCO

HCOH

HC

COH

COH

C=O

O

L-ascorbate

Oxydation chimique

36

Acetobacter

Cellulose + polymères de xylane dans la matrice. Production de biocellulose très pure pansements à haute performance cicatrisante pour des ulcères par exemple. ( + antibiotique)

Bruckner et al, 2008, Conférence des plaies et cicatrisation

fabrication de membrane de micros, en cosmétique,comme additifs alimentaires gélifiants pour la fabrication de papier.

37

Traitement de dépollution des eaux usées

38

Traitement de dépollution des eaux usées 2

clarificateur

boues

Recirculation partielle des boues

recirculationEaux usées

anaérobiose : dénitrification: NO3- NH4+ et N2 respiration nitrates

aérobiose NH4+ : synthèse d’acides aminés et NO3- nitrification .

39

NO3-

NAPNAPcytC

NORCNORC

N2ONN22ORORPP

N2

NO3-

ABC transporteur

Nitrate réductase Nitrate réductase assimilatrice assimilatrice 3

Nitrate réductase Nitrate réductase dissimilatrice dissimilatrice 1

NASNAS

NiRPNiRP

NO

NO2-

Nitrate réductase Nitrate réductase respiratoire respiratoire 2

NO2-

NARNAR

NH4+

Nitrite réductase Nitrite réductase assimilatriceassimilatrice

Dénitrification

40

Nitrification

bactéries autotrophes, lithotrophes nitrifiantes au nitrate.pH alcalins, 7,5 à 8.

Nitrobacter, Nitrococcus

NO2- + 1/2 O2 NO3-

Nitrosomonas, Nitrospira, Nitrosococcus, Nitrosolobus

NH4+ + 3/2 O2 NO2

- + 2H+ + H2O

41

Biorémédiation

des sols contaminés par des polluants en général des hydrocarbures.

Addition dans le sol deTensioactifs

Addition dans le sol dephosphate , d’ammoniumd’urée ou de nitrates

Ventilation du solCirculation d’air

Arrosage du sol

42

Biorémédiation2

AirEaunutriments

43

Biorémédiation3

Eau , minéraux

Extraction d’air

44

Dégradation des hydrocarbures

Atomes de O2, rarement séparés sauf pour former H20

Atomes de O2, séparés Agent d’oxydation 

Pas de fixation directe d’O2 sur le substrat

Incorporation des atomes d’oxygène sur le substrat

oxydase oxygénase

AH2 + O2 + (2H+ +2e-) AHOH + H2O

AH2 + O2 A(OH)2

spécifique aux Pseudomonas : les oxygénases.

CH2

CH2CH3

CH2

CH3

CH2

CH2

CH2

CH2

hydrocarbure

CH2

CH2CH3

CH2

CH2 OH

CH2

CH2

CH2

CH2

+ H2O

alcool

CH2

CH2CH3

CH2

COOH

CH2

CH2

CH2

CH2

Acide gras

NADH, H+

NAD+

oxydationdéshydrogénation

O2

oxygénation

45

Dégradation des hydrocarbures cycliques

le traitement de nappe de pétrole. Un dispersant est vaporisé Additionné de tensio-actifs , de bactéries et de source d’azote et de phosphore

O2

NADPH, H+ NADP

COO-

OH

4-hydroxybenzoate

COO-

OH

OH

+ H2O

3,4- dihydroxybenzoate = protocatéchuate

O2

COO-

COO-

COO-

3,4-carboxy-cis,cis-muconate

46

Production de nanoparticules magnétiques

Aquaspirillum magnetotacticum.

Oxydation d’un substrat organiqueRécupération directe d’e-

O2 ou NO3

Moins de 1% d’O2

Fe 3+ Fe 2+

anaérobiose

Magnétosomemagnétite

La magnétite est un mélange de Fer III et Fer II

47

Aquaspirillum magnetotacticum

Sédiments marinsFe++

Trajet des bactéries

Nord

Champ électromagnétique terrestre

48

purification d’une ciblebiologique par magnétosome

Extraction des granules de magnétites

Encapsulation des magnétosomes dans des acides aminés

Couplage entre un enzyme, ou un anti-corpset le magnétosome.

Mélange bactérien A-C couplés

Fixation des bactéries cibles aux A-C Séparation des bactéries

liées aux A-C par aimantation

Elimination par rinçage de l’indésirable

49

Lutte biologique

Bacillus thuringiensis en cours de sporulation toxine protéique

nécroses fatales de l’appareil digestif des larves. lutte biologique anti malaria véhiculée par les moustiques.

prototoxine : 130 kDa ; toxine de 55-65 kDa première voie d’action de la toxine: bloquer la nutrition de l’insecte (mécanisme non élucidé)

spore

50

Production de biopolymères

Alcaligenes latus (=Azohydromonas lata) : famille des

Pseudomonas, polymère: polyhydroxybutyrateaccumulation augmente quand substrat carboné disponible , mais le substrat azoté en carence.

n—O—CH—CH2—C —

CH3 O

applications: fils de suture, films biodégradables,sacs poubelles compostables, ustensiles jetables pour la restauration rapide.

51

Compostage

Bacillus subtilis et megateriumCondition aérobieaddition de lombrics le tube digestif contient des bactéries cellulolytiques , xylanolytiques et chitinolytique (carapace des insectes).

Matière organique

Protéines, Polysaccharides (cellulose, amidon)lipides

Hydrolyse Composés simples

Acides aminésGlucose, pentoses, Acides gras

Acides organiquesAcides humiques

52

Méthanisation

Composés simples

Acides aminésGlucose, pentoses, Acides gras

Fermentation

Ac. lactique, propionique, éthanol, glycérol

Acétogénèse

Ac. acétique,

CO2, H2

CH4

Méthanogénèse acétoclaste

Méthanogénèse autotrophe

biogaz : en moyenne de 50 à 80% de méthane; + CO2 et azote gazeux

Condition anaérobie très poussée

Fin GB1

53

Production d’hydrogène

Composés simples

Acides aminésGlucose, pentoses, Acides gras

Ac. Acétique, butyrique, propionique, succinique

H2

+

Hydrogénèse

Le point critique :éviter la production de méthane, sélection des consortia sans méthanogène, pH bas

Condition anaérobie très poussée

54

Production d’hydrogène

photosynthèse acides gras = source de carbone

lumière = source d’énergie en libérant de l’hydrogène: par exemple Rhodobacter

point critique: diffusion de la lumière dans le milieu de culture

55

Les bactéries responsables de TIAC: Toxi Infections Alimentaires Collectives

- multiplication des bactéries dans le tube digestif de l’hôte

-libération de toxines.

Intoxination : ingestion d’une toxine préformée dans l’aliment,

- toxines bactériennes

- amines biogènes

Origine des contaminations alimentaires -tellurique ou hydrique, - par voie aérienne dans les poussières - présents dans les aliments,

Les microorganismes du TD, vivants dans les faecès : la flore fécale.

Escherichia coli, Salmonella enterica, Shigella et Yersinia parmi les entérobactéries,

Campylobacter, Bacillus cereus, Clostridium

Streptocoques ou Enterocoques.

Salmonella enterica sub sp typhi ou paratyphi responsables de typhoïdes (infection par petit nombre de germes

56

Les Toxi infections alimentaires collectives

Etat des lieux sur les risques alimentaires

41%

18%

16%

5%

4%

16%

Salmonella (hors typhi)

Staphylococcus aureus

Clostridium perfringens

Bacillus cereus

Histamine

Campylobacter, ListeriaClostridium botulinumE.Coli 0:15,H:7Yersinia Cryptosporidies ,virus

57

Les facteurs de virulence chez les bactéries pathogènes

-des systèmes d’adhésion-la production de toxine-la capacité de chélation du fer

.

58

Les systèmes d’adhésion chez les bactéries

-gènes plasmidiques ,-production de fimbriae ou pili protéiques, -ou polysaccharides de la surface externe.

peptidoglycane

espace périplasmique protéines

lipide A

polysaccharide

59

Les toxinesles endotoxines et les exotoxines 

Les endotoxines = LPS, réponses de type immunitaire : le « choc septique »,

-inflammation des tissus, -élévation de la température.

choc septique à l’ingestion massive d’endotoxines. molécules très stables, résistantes à la chaleur, libérées lors de la lyse des bactéries

Lipide Aimmunogène

noyau central

Chaîne polysaccharidiquehydrosoluble

Chaîne polysaccharidique flottante

abéquose, colitose

Antigène O

Acides gras courts12 à 14 C

Lipide A

60

Les exotoxines

-phospholipases, (Legionelles, Staphyloccus ) = hémolysines, cas des E. coli O157,H7, qui sont entérohémorragiques : EHEC.

-protéases: du système immunitaire en hydrolysant les immunoglobulines (Nesseria)

-neutralisation de la réponse immunitaire : inhibition du métabolisme respiratoire et de la libération de H2O2;

-rôle de super antigène = entérotoxine de Staphylococcus aureus.

-entérotoxines ou toxines excrétées par des bactéries pathogènes entériques.

61

La chélation du fer ou les sidérophores

Le fer, très abondant dans l’environnement , forme non utilisable par les bactéries : oxydes ou hydroxydes, Fe3+ ne dépassent pas une concentration de 10-1mM à pH physiologique. Compétition avec les systèmes de chélation du fer de l’hôte :

porine

?

ou

62

Stockage du fer : bactérioferritines

boîtes creuses protéiques de 9 à10 nm de diamètre 24 sous-unités de 15 à 18 kD. 1 sous-unité sur 2: protohème, et un site ferroxydase.

Sous-unité de bactérioferritine

hème

Unité de bactérioferritine

Fer II

hème

63

Les bactéries à Gram négatif

CampylobacterPseudomonasLes EntérobactériesEscherichia coliSalmonellaShigellaLes Vibrionacées

64

Campylobacter bactérie spiralée thermotolérante , Topt 42-43°,microaérophile, oxydase positive, n’acidifie pas le milieu à partir de sucre. flagelles polaires, ne se développe pas aux températures habituelles de conservation des aliments, ne résiste pas aux bas Aw , pH, taux O2 élevés, stimulée forte [CO2].

Aux USA, en 2003 : 3 000 cas déclarés soit 5 à 11% des intoxications alimentaires, estimation de 2 à 4 millions de personnes atteintes sans gravité. 500 décès par an sont dus à cette bactérie.(http://foodbornillness.com, oct 2009)

France, pas de problème dus aux Campylobacter, contamination : par la consommation de viande de volaille ou de lait cru. mais100% des carcasses de volailles peuvent être contaminées, ainsi que 70% des carcasses de porcs.

troubles à l’ingestion de 500 à plusieurs milliers de cellules.une entérotoxine thermolabile: protéine de 60 à 70.000 de poids moléculaire, inactivée à 56°C en 1 h ou à 96°C en 10 mn, partiellement inactivée à pH 4 et complétement détruite à pH 2 et 8.

65

Pseudomonas

bacilles droits ou incurvés longs de 1,5 à 4 µm, flagelle polaire simple ou multiplemétabolisme exclusivement respiratoire, respiration nitrate. possible.hétérotrophes, catalase positive et le plus souvent oxydase positive,pas de pigment photosynthétiques mais peuvent produire des pigments.

pathogènes opportunistes, germes d’altérationvirulence : exotoxines: phospholipases mort des cellules :réponse de type inflammatoire

66

Les entérobactéries

bacilles à Gram négatif, mobiles au moyen de flagelles péritriches, ou non mobiles; aérobies facultatifs, une ou des catalases mais oxydase négative respiration nitrate, mais conversion ni en azote , ni en ammoniaqueproduction d’ acides à partir de glucose, même en présence d’oxygène. la fermentation acides mixtes ou la fermentation du butanediol. résistance aux sels biliaires

Les genres principaux -Enterobacter -Escherichia-Proteus-Erwinia-Hafnia-Citrobacter-Shigella-Salmonella-Edwardsiella-Serratia-Klebsiella

Ces bactéries sont considérées comme des coliformes

67

RM+ ,VP- RM- , VP+

Proteus

Klebsiella

Serratia

Enterobacter

Escherischia

Shigella

Citrobacter

Edwardsiella

Salmonella

uréase +

uréase -Mobile, ODC-

non mobile, ODC+

H2S+

H2S-

gaz<glc

pas gaz

KCN+

KCN-

indole+, citrate -

indole -, citrate+

Gélatinase +, DNA ase +

gélatinase -, DNAase -

VP+ ou-

Erwinia

VP+ ou-

Hafnia

Clef des entérobactéries

68

Escherichia coli et les coliformes

coliformes totaux : à 30°C ; colonies caractéristiques en gélose lactosée biliée au rouge neutre et cristal violet,

méthode spécifiée. Norme ISO 4832

coliformes fécaux : à 44°C ; colonies caractéristiques en gélose lactosée biliée au rouge neutre et cristal violet, Norme NFV 08-17.

colonies caractéristiques : violacées ; diamètre >de 0,5 mm halo rougeâtre due à la précipitation de la bile.

Escherichia coli est déterminé par les réponses ++-- ou -+-- au test IMViC

69

Escherichia coli et les coliformes

80% de la flore aérobie du tube digestif de l’Homme et des Mammifères, pas une espèce typiquement pathogène,synthétise de vitamines (K), absorption très rapide de l’oxygène souches sauvages :pas d’exigences nutritionnelles particulières.

Les coliformesEscherichia coli ou les coliformes fécaux : indicateur de contamination Escherichia, Citrobacter, Enterobacter et Klebsiella

en grand nombre dans le tube digestif, survie plus longue (jusqu’à 20 semaines).

bon témoin de la contamination initiale des produits, de l’hygiène de manipulation.

techniques de détection performantes et faciles à utiliser.pas besoin d’identification formelle des souches.

70

Test IMViC

I : production d’indole à partir de tryptophane dans une EPi

M : pour rouge de méthyle: milieu CLAK ET LUBS

Vi: pour Voges-Proskauer: milieu CLAK ET LUBS

C: pour citrate.. SIMMONS

71

Pathogénicité des Escherichia coli entérotoxines ou exotoxines

flore banale du tube digestif MAIS virulence potentielle.

EPEC: Escherichia coli entéropathogènes

EIEC: Escherichia coli invasives

ETEC: Escherichia coli entérotoxinogènes

EHEC: Escherichia coli entérohémorragiques

72

E.Coli Entéropathogènes: Adhésion, adhésion-effacement

Système de secrétion de type III

EspA: filament adhésif creux

EspB-D: protéines secrétées par Esp A formant un pore dans la membrane de l’höte

D’après Wales, Woodward, Pearson, 2005 J. Comp. Path

ESP= E/coli Secreted Protein

73

Adhésion, adhésion-effacement

Tir: Translocator intimine Receptor, Intimine (gène eae).Incorporation de Tir :déstabilisation du cytosquelette.Effacement des microvillosités.

Filament d’actine du cytoquelette

intimine

Tir

Adhésion de l’intimine à Tir

Réorganisation de l’actine : piédestal lié à Tir.

Echanges ioniques et flux d’eau perturbés

diarrhée (cas des entéropathogènes)

74

E.coli entérotoxinogènes

ETEC : multiplication des bactéries

libération entérotoxine

activation de l’adénylate cyclase.

augmentation AMP cyclique

sécrétion active de Cl- et de carbonate

blocage de l’entrée normale de sodium

flux d’eau au niveau des cellules de l’intestin grêle.

75

E.coli entéroinvasivesEIEC pénètrent par les vésicules d’endocytose,

traversent les cellules épithéliales envahissent tout l’organisme.

La réponse de l’organisme :de type inflammatoire.

76

Les entérohémorragiques: type E.coli 0:157;H7

libération d’exotoxines de type shiga-like-toxin ou verotoxine (Stx) internalisation des toxines dans les cellules épithéliales de l’intestin

modification du métabolisme. ou infiltration entre deux cellules.

Verotoxine nom actuel: toxinequi tue les cellules Vero en culture

verotoxine

Polynucléaires

Macrophages

Stx : inactivation de la sous-unité 60S du ribosome. Stx inhibe la fixation de l’amino-acyl ARNt sur le ribosome

L. M. Harrison, (2005)

77

Polynucléaires

Macrophages

Vaisseau sanguin

Les entérohémorragiques: type E.coli 0:157;H7

verotoxine + libération de LPS :induction de réponse immunitaire et inflammatoire

Thrombose

Interleukine

Cytokines, TNF

78

SalmonellaBacille Gram négatif mobile glucose fermenté gaz + (hydrogène lyase), forme du SH2

n’utilise ni le lactose , ni le saccharose. Toutes les souches sont pathogènes avec plus ou moins de virulence. Salmonella typhi et paratyphi : responsables des fièvres typhoïde et paratyphoïde.Salmonellas enterica gastro-entérites 12 à 36 heures après ingestion d’aliments contaminés, Vomissements, des diarrhées parfois sanglantes, des douleurs abdominales et des fièvres élevées. Parfois infections articulaires, des endocarditesdose minimale infectante est élevée : 105 à 106 germes

 

Les plus contaminés: les volailles, les viandes, les œufs et ovoproduits

pathogénicité : comme EIEC et ETEC: multiplication à l’intérieur des cellules de la muqueuse intestinale et excrétion des toxines qui passent par la voie sanguine. systèmes de destruction des FRO multiplication dans les cellules de l’immunité.LPS (endotoxine) :responsable du choc septique (lipide A).

79

Shigella

proches du genre Escherichia.

problème majeur dans les pays en voie de développement ,

160 millions de cas par an avec une mortalité importante chez les petits enfants

en Afrique Noire, Asie du Sud –Est et Amérique centrale

plus de 200 cas pour 100 000 personnes par an.

En France 1000 souches répertoriées par an par l’Institut Pasteur,

la majorité < voyageurs rentrés de pays ou la shigellose est endémique.

S. sonnei (58%)

S. dysenteriae 3% sur les souches collectées.

pathogénicité est un mélange d’entéroinvasion et entérotoxinogenèse,

Shigellose ou dysenterie bacillaire. La presse médicale 2007. Nicolas X.,Granier H. et P Le Guenn.

80

Les Vibrionacéesbacilles droits ou courbes,

mobiles au moyen de flagelles péritriches ou non mobiles,

anaérobies facultatifs, production d’ acides à partir des sucres.

Catalase positif et oxydase positif.

la respiration nitrate Vibrio et Photobacterium ont besoin de sodium,

moins de 100mM pour Vibrio plus de 100mM pour

Photobacterium. Vibrio cholerae , Vibrio parahaemolyticusespèces pathogènes pour l’homme,eaux même peu salines pour V . cholerae :graves épidémies lors de l’usage d’eaux non traitées.V. cholerae : eaux peu ou pas désinfectée, V. parahaemolyticus : coquillages et crustacés provenant d’eaux contaminées.

Vibrio cholerae adhére aux microvillosités entérotoxines.

81

Les bactéries à Gram positif

Staphylococcus à coagulase positiveStreptococcusBacillus cereusClostridium perfringens et C. botulinumListeria

82

Staphylococcus à coagulase positive ou S.aureus

Les staphylocoques sont des coques immobiles anaérobies facultatifs, capables de réduire les nitrates en nitrites, à oxydase négatif, qui produisent des acides à partir de glucose : un peu d’acétate et de CO2 en aérobiose de l’acide lactique en anaérobiose. La plupart des souches tolèrent 10% de NaCl et se développent entre 18 et 40°C.Ils vivent en général sur la peau des animaux à sang chaud et dans les glandes de la peau, ainsi que sur les muqueuses. Quelques espèces sont pathogènes pour l ‘homme et l’animal.

L’espèce responsable de Toxi-Infection Alimentaire est Staphylococcus aureus. L’incidence des toxi-infections à Staphylococcus aureus semble en régression depuis 1981.Les malaises induits par Staphylococcus, sont spectaculaires mais ils durent peu de temps et sont rarement létaux sauf pour des nourrissons ou des personnes âgées affaiblies. Les symptômes apparaissent entre 1 et 8 heures après ingestion de l’aliment contaminé et se traduisent par des nausées, des maux de tête, des douleurs abdominales et des vomissements fréquents accompagnés de diarrhées. Il n’y a pas obligatoirement de fièvre. Les personnes affectées ont la sensation impressionnante de mourir mais se rétablissent le plus souvent en 24 heures. Le risque le plus grave est celui de déshydratation.

Quelques fois on préfère le terme d’intoxination pour les pathologies liées à Staphylococcus. En effet c’est l’ingestion d’une quantité de toxine (0,1 à 10 µg) qui produit des troubles et non l’ingestion des bactéries. Cette quantité de toxine représente entre 5 x 105 et 5 x 106 germes par gramme de produit ingéré, indétectable, le métabolisme de Staphylococcus ne laisse ni goût ni odeur dans l’aliment. La bactérie peut cultiver de 6 à 46°C avec un optimum à 37°C ; la production de toxine se fait de 10 à 45°C avec un optimum à 40°C …..

83

Staphylococcus à coagulase positive ou S.aureus

Les toxines:

Deux coagulases: -une coagulase libre excrétée dans le milieu et qui provoque la prise en masse du sérum par transformation

de fibrinogène en fibrine-une coagulase liée ou « clumping-factor » attachée à la paroi bactérienne et qui provoque l’agglutination des

bactéries entre elles. Ces deux coagulases protègent la bactérie de la destruction par le système immunitaire.

Des hémolysines ou phospholipases excrétées qui déstabilisent les membranes des cellules de l’hôte et provoquent la fuite des électrolytes

Une entérotoxine thermostable (SE) et une toxine responsable du syndrôme de choc toxique(TSST).

Quelques µg de l’enterotoxine SE sont responsables, 4heures après consommation d’un aliment, de vomissements et diarrhées. Il semblerait que les mastocytes (cellules du système immunitaire porteuse d’IgE) libèrent au contact de SE des molécules d’une part médiatrice de la réponse inflammatoire : histamine, sérotonine et d’autre part mimétiques de neuropeptides , donc capables d’activer les spasmes de vomissement.

TSSt altère la réponse immunitaire en élevant dans le sang la concentration de cytokines proinflammatoires (inducteur de fièvre via l’hypothalamus). SE et TSST sont considérés comme des superantigènes qui activent la réponse immunitaire en se fixant directement sur une molécule du complexe majeur d’histocompatibilité, sans avoir besoin d’être ingéré par les macrophages.

84

Streptococcus

Ce sont des coques sphériques ou ovoïdes de moins de 2µm de diamètre, qui en milieu liquide sont associés par paires ou en chaînettes. La plupart sont anaérobies facultatifs mais certains préfèrent une atmosphère enrichie en CO 2, voire des conditions d’anaérobiose vraie. Ils n’ont pas de catalase.Leur métabolisme est fermentaire avec production principalement d’acide lactique, mais pas de gaz , ce métabolisme est peu rentable, ils ont donc des exigences nutritionnelles complexes. Certaines souches fermentent les acides organiques et/ou les acides aminés.. Leur température optimale de croissance est autour de 37°C, ils font en général partie de la flore commensale, parasite ou pathogène de l’homme et des animaux y compris des insectes.

Ils sont en général peu pathogènes mais sont recherchés chez les poissons, coquillages et crustacés à titre de témoins de contamination fécale récente.

Streptococcus faecalis peut être responsable d’infections urinaires ou d’endocardites

85

BacillusCe sont des bacilles droits qui peuvent mesurer entre 1,2 et 10 µm. ils sont mobiles, grâce à des flagelles péritriches. Ils sont aérobies ou anaérobies facultatifs. Ils produisent des spores centrales ou terminales, rarement déformantes. L’oxygène est le principal accepteur final d ‘électrons.Ils ont une réponse en général positive à la catalase et positive ou négative à l’oxydase. Ce genre comporte des espèces pathogènes : B. anthracis, le plus médiatisé, B. cereus , actuellement naturellement plus dangereux que B. anthracis, car responsables de toxi-infections alimentaires.( avec B. brevis, licheniformis, subtilis) B. thuringiensis est pathogène pour les insectes essentiellement mais peut l’être aussi pour des mammifères : mastites bovines,

Bacillus cereus Selon les souches il peut se développer de –1 à +59°C, ce qui en fait un germe ubiquiste, présent en général dans le sol. Son substrat de prédilection est le riz, d’autant plus si des protéines animales sont ajoutées (jus de viande). Il se développe pour des pH allant de 4,5 à 9,3 et des Aw supérieures à 0,95 Les spores sont thermorésistantes : à 95°C; le temps de réduction au dixième de la concentration varie de 1 min à 5122 min pour les spores les plus résistantes. La pathogénicié est liée à la présence de toxines  excrétées :

86

Bacillus

Toxines de Bacillus cereus Tout comme Staphylococcus aureus , cette bactérie libère deux types de toxines, l’une thermostable, l’autre thermolabile

Toxine émétisante ou cereulide : c’est un peptide de 1,2 KDa thermostable (126°C pendant 90 min) et résistant à la protéolyse, elle est produite entre 20 et 30°C en fin de phase de croissance. Sa production est associée à la sporulation. Elle agit par intoxination. Son mécanisme d’action est inconnu, elle provoque des vomissements, des crampes abdominales à partir d’une ingestion de 400 à 500 µg.

Toxine diarrhéigène : c’est une protéines de 50 000 D produite pendant la phase exponentielle de croissance. A une température de 18 à 43°C. La toxine est instable entre 4 et 25°C et détruite à 56°C pendant 5 min. Elle fonctionne comme une adénylate kinase qui provoque l’accumulation de liquide et fuite des électrolytes : chlorure de sodium en particulier, dans l’intestin par diminution du taux d ATP dans les cellules épithéliales. Cette toxine est rarement à l’origine d’intoxination mais plutôt libérée dans l’intestin lors de l’ingestion massive de B. cereus. (104 à105 germes /g)

Les aliments responsables pour la forme diarrhéique sont les produits en sauce , éventuellement épicés, car les épices peuvent être porteurs de spores nombreuses ; pour la forme émétique, les aliments amylacés sont les principaux responsables. Les plats de riz dans les restaurants orientaux sont les principaux responsables des épisodes diarrhéiques liés à B. cereus. Pour que le riz ne colle pas et puisse être grillé, il est cuit mais n’est pas refroidi en chambre froide qui agglutine les grains de riz. Cette pratique culinaire est particulièrement propice au développement de B. cereus. Clostridium

87

Clostridium perfringens, C. botulinumCe sont des bacilles droits ou courbes qui peuvent atteindre 10µm de long, qui forment des endospores en général déformantes. Le plus souvent à catalase négatif, la plupart des espèces sont anaérobies bien que certaines soient aérotolérantes. Quelques espèces sont pathogènes pour l’homme et l’animal : Clostridium botulinum, perfingens, difficile, tetani . Les clostridies sont ubiquistes et trouvées dans le sol, les sédiments marins, les boues, les végétaux en décomposition, dans le tractus intestinal de l’homme et l’animal.

Clostridium perfringens

Cette bactérie mobile, est très anciennement connue pour provoquer ce qu’on appelait les gangrènes gazeuses. L’infection par cette bactérie commune dans le sol se faisait à l’occasion du contact avec une plaie. Mais cette bactérie représente encore de nos jours un risque en agro-alimentaire. L’ingestion de cette bactérie essentiellement présente sur les viandes de volailles et les viandes en général insuffisamment cuite, peut être suivie de la multiplication des bactéries dans les conditions d’anaérobiose du TD. Dans l’intestin ces bactéries sporulent et c’est au cours de la sporulation que les toxines sont libérées dans l’environnement.

Cette souche synthétise trois types d’exotoxines : -l’entérotoxine impliquée dans les TIAC, est une protéine qui s’insère dans la membrane de la muqueuse épithéliale l’organisme infecté et induit des perturbations des flux d’eau et de sels : Na+ et Ca++, ainsi que du glucose,-la toxine est une toxine nécrosante qui provoque la mort des cellules infectées,

Ces deux toxines permettent donc à la bactérie en plus des effets diarrhéigènes, l’entrée dans le système sanguin.-la toxine qui est une phospholipase ou lécithinase provoque une augmentation de la perméabilité des vaisseaux sanguins, la lyse des membranes cellulaires : leucocytes, hématies et des troubles de la coagulation et la toxine nécrosante pour les hématies.

La dose infectante est d’ environ 108 cellules végétatives. Elle est souvent associée à la consommation de conserves familiales insuffisamment stérilisées.

88

Clostridium

Clostridium botulinum

Cette bactérie mobile est responsable de pathologies paralysantes (flasque) dues à l’action d’une neurotoxine qui bloque la transmission du signal nerveux. La maladie ou botulisme résulte de l’ingestion de neurotoxines ou de bactéries qui vont se développer dans l’intestin et sécréter la toxine, ou encore de l’introduction au hasard de la contamination de plaies. Elle est souvent associée à la consommation de conserves familiales insuffisamment stérilisées ;L’espèce Clostridium  botulinum correspond en fait à un groupe d’espèces produisant des neurotoxines, dont les spores peuvent résister à un chauffage allant jusqu’à 112°C. Les bactéries se développent à des pH supérieurs à 4,5 donc dans des aliments plutôt carnés peu acides. Les neurotoxines sont produites pendant la croissance sur des milieux complexes.

89

ListeriaCe sont de courts bacilles qui peuvent former des filaments de 6 à 20 µm dans les cultures âgées, ils ne forment pas de capsule et sont mobiles au moyen de flagelles péritriches en culture à 20-25°C. Les colonies sont bleues grises et ont des reflets bleus verts en lumière transmise oblique. La température optimale de croissance est entre 30 et 37°C. mais ils peuvent se développer de 1 à 45°C. Ils préfèrent les pH plutôt neutres ou alcalins de 6 à 9. Ils ne survivent pas 30 minutes à 60°C. Ils sont oxydase négatif. Le métabolisme du glucose conduit majoritairement à la production d’acide lactique. ( sans gaz) Le test RM est positif et le VP aussi. Le citrate du milieu n’est pas utilisé, l’indole n’est pas produit, l’esculine est hydrolysée, mais pas l’urée, ni la gélatine, ni la caséine.

Listeria monocytogenes est pathogène pour l’homme et pour un grand nombre d’espèces animales. Facteur de virulence : Listeria synthétise une protéine d’adhésion à la surface des cellules eucaryotes, qui induit la phagocytose par ces cellules. Une listériolysine se fixe sur le cholestérol des membranes cellulaires et lyse ces membranes ; une phospholipase complète l’équipement d’invasion cellulaire. La listeriolysine formant des pores dans les membranes des hématies provoque l’hémolyse. Tandis qu’une protéine ActA modifie la structure de l’actine : support de tous les organites et mouvements cellulaires.L’entrée se fait par voie digestive, puis la bactérie s’internalise dans les macrophages qui en absence de réponse immunitaire forte vont s’accumuler dans le foie et la rate sans détruire la bactérie. De là elle atteint tout le système sanguin et peut se localiser dans tout l’organisme. Les symptômes de listériose peuvent apparaître entre 4 jours et 4 semaines après l’ingestion. On estime que seulement 100 germes ingérés sont susceptibles d’entraîner des troubles.

Listeria provoque des septicémies, des encéphalites et l’avortement des femmes enceintes vers le 5ème mois de grossesse. Les symptômes de listériose sont discrets : fièvre et état grippal, parfois maux de tête et raideur de la nuque, rarement troubles digestifs. Chez le nouveau-né la listériose provoque des méningites et encéphalites mortelles.

C’est un germe ubiquiste que l’on peut trouver aussi bien dans le sol, sur les légumes, les poissons, les viandes et charcuteries, les fromages.

90

Les germes d’altération ou responsables de pathologies non alimentaires

Les bactéries à Gram négatifs•Borrelia (spirochète)

•Pseudomonadas

•Legionella

•Nesseria

Les bactéries à Gram négatifs•Bacillus

•Corynebacterium

•Propionibacterium

•Brochothrix

Les toxines

91

Les spirochètes (G-)

Borrelia3 à15 µm de long, anaérobies, la majorité des espèces : pathogènes pour l’homme et l’animal ( fièvres récurrentes) : maladie de Lyme mortalité de 40% des hôtes infectés si …. piqûres de tiques en général ou de taon. rougeurs sous forme de disques , douleurs diverses et fièvre. 1er cas Etats-Unis dans le Connecticut en 1975.Actuellement : aux USA : 15 000 cas par an, En Europe :de 5 (Irlande) à 350 (Autriche) pour 100 000 habitants, 200 en France 

flagelle

morphologie très particulière, mécanisme de mouvement particulier.

bacilles allongés, jusqu’à 500µm de long, ayant une forme spiralée.

cylindre protoplasmique rigide; membrane externe souple.

Leur mouvement est très rapide et flexueux.

92

Borrelia burgordferi

Repas de sang

Épiderme Animal infecté

repas de sang chez un animal infecté ,

[sang] OspA exprimée, fixation de Borrelia sur une protéine: TROSPA pour Tick receptor for OSpA

OspA

TROSPA

dans les glandes salivaires : OspC exprimée

secrétion par les glandes salivaires de Salp15, complexe avec OspC

OspC

Salp15

93

Borrelia burgordferi

Épiderme Animal sain

Repas de sang chez un animal non infecté,injection d’ un anticoagulant (glandes salivaires)et Borrelia porteuse de OspC et Salp15.

Salp15 : inhibiteur de l’activation des lymphocytes T

et fixation de OspC protection de l’action des anticorps

OspC

Salp15

Y

OspA

Lymphocyte B

A-C contre les tissus nerveuxToxicité par stimulation de la réponse immunitaire (lympho B) sans atteinte. OspA : épitopes communs avec le tissu nerveux humain. A-C anti-OspA contre le système nerveux de l’hôte Fixation de Borrelia: sur les fibres de collagène

attaques articulaires.

Lympho T

94

Pseudomonas (G-)

bactéries psychotrophes :Pseudomonas non pathogènes; altération des qualités organoleptiques du produit. sur une viande réfrigérée ces souches jusqu’à 75% de la flore totale. enzymes lytiques : protéases et lipases dégradation des protéines en peptides et amines ; goût et une odeur désagréable cas du lait une gélification même après traitement thermique (UHT) si Pseudomonas :enzymes protéolytiques thermorésistantes (quelques minutes à 140°C). lipides dégradés: goût de rance et déstabilisation de la crème.

Brochothrix (G+)isolée en courtes chaînes ou en filaments qui forment des amas, non mobiles, température optimale est 20-25°C, développement entre 0 et 30°C, à pH voisin de la neutralité. fermentation du glucose : majoritairement de l’acide lactique et de l’éthanol. aérobiose le métabolisme du glucose d’acides gras volatiles : isobutyrate et isovalérate.

bactérie dominante isolée des viandes réfrigérées, ( blanches prédécoupées) sous atmosphère appauvrie en oxygène et enrichie en CO2.

95

Legionella (G-)petite taille <1µm, aérobies, pas de forme de résistance. mobiles ( 1 ou plusieurs flagelles polaires ou latéraux). Besoin en cystéine et des sels de fer. Les sucres ne sont jamais utilisés, acides aminés source de C et N.

une seule espèce : Legionella et 6 genres. Tous potentiellement pathogènes pour l’Homme.

Legionella pneumophila

oxydase et catalase sont positifs, le métabolisme respiratoire O2 exclusif, -lactamases.L.pneumophila responsable de la maladie du légionnaire et de la fièvre de Pontiac: pneumonies sévères ayant une mortalité jusqu’à 15% ou plus habitat original : le sol ou l’eau douce, L. pneumophila : pathogène intracellulaire. Phospholipase; hydrolyse des phospholipides cellules épithéliales des alvéoles pulmonaires,en lysophosphatidyl choline hautement toxique; passage dans le sang.Dans les macrophages Legionella se multiplie. Synthèse d’une métalloprotéine de 39 kDa cytotoxique ,

d’un petit peptide résistant à l’acide et à la chaleur.

Blocage de la réponse immunitaire des macrophages : arrêt du métabolisme oxydatif et inhibe la production de H2O2,

96

Neisseria (G-)

coques à Gram négatif, immobiles ; métabolisme oxydatif, catalase positif qui n’utilisent pas ou très peu les sucres. oxydase est positif.

Neisseria gonorrhoeae : d’infection des muqueuses, soit génitales : gonocoque,soit de l’œil: conjonctivite,ou de l’appareil respiratoire et même du sang et du liquide cérébro-spinal. « grains de café »

Neisseria meningitidis méningites : ou inflammation des méninges cause aussi les mêmes infections que la souche précédente

pas d’entérotoxine, ni d’exotoxine, pas d’ hémolyse. structures de type adhésines ou fimbriae adhésion aux cellules des organes colonisés. protéase très spécifique qui hydrolyse les immunoglobulines, accumulation du fer libre

Les autres espèces de Neisseria : pneumonies, infections urinaires, septicémies. ubiquistes, en général non pathogènes, agent de maladies nosocomiales

97

Bacillus (G+)B. anthracis  contaminations respiratoires, gastrointestinales, lors du contact avec une plaie. très proche de Bacillus cereus. Les toxines de B. anthracis: trois exotoxines et une endotoxine

Les exotoxines : trois protéines pour une toxine oedémateuse ou une toxine léthale: -EF pour edema factor, -PA pour protective antigen et -LF pour lethal factor

L’endotoxine : capsule de poly acide g D-glutamique

PA

LF

EF

98

Bacillus anthracis (G+)PA (735 AA) : liaison à des récepteurs des cellules de l’hôte infecté.

PA = heptamères la membrane cytoplasmique des cellules de l’hôte pores pour l’entrée de EF et LF.

De plus PA est un immunogène puissant.

EF ou LF

capillaire

Récepteur sur les cellules eucaryotes

PAPA X7

Cellule hôte

99

Bacillus anthracis (G+)

EF (767AA) + PA = toxine oedèmateuse Activation de l’adénylate cyclase accumulation d’AMP cyclique la production d’interleukine par les lymphocytes, et inhibition de TNF. EF : inhibition de de FRO par les polynucléaires neutrophiles.

cellule hôte

Adénylate cyclase

lymphocyte T

AMPc

IL

TNF

EF

neutrophiles

FRO

oedème

Récepteur sur les cellules eucaryotes

PA X7

100

Bacillus anthracis (G+)LF (776 AA) + PA = toxine léthale,

active sur les macrophages la production de FRO lyse

libération d’interleukine et de TNF choc et mort de l’hôte.

macrophage

macrophage

LF

FRO

IL, TNFFièvre, Fièvre, Hyper puis hypotensionHyper puis hypotensionVasodilatation Vasodilatation Fuite des électrolytesFuite des électrolytesOedèmes périphériques Oedèmes périphériques et intestinauxet intestinauxHypercoaguabilitéHypercoaguabilitéDiarrhée, Diarrhée, vomissementsvomissements

Récepteur sur les cellules eucaryotes

PA X7

101

Bacillus anthracis (G+)

L’endotoxine = capsule de poly acide g D-glutamique, -inhibition de la phagocytose pas d’anti-corps (pas de lyse des bactéries pour exposer les

épitopes sur le CMH)

Polynucléaire neutrophile

102

Bacillus thermoacidodurans ou coagulans (G+)

B. Thermoacidodurans = surissement des conserves, -présent dans les potages lyophilisés.

bactéries non pathogènes une altération des goûts des produits.

Cas des potages en poudre,

103

Bacilles (G+) non sporulés

Corynebacterium :bacilles droits ou courbes, non mobiles, aérobies à catalase positifCertains pathogènes pour l’homme ou l’animal où opportuniste. flore des fosses nasales, pathogènes comme Corynebacterium diphteriae ou C. pseudotuberculosis.

pathogène des plantes : tabac , pomme de terre , blé , maïs.

Propionibacteriumpetits bacilles pléomorphes, anaérobies à aérotolérants , métabolisme fermentaire acides propionique et acétique, un peu d’acides iso-valérique, formique, succinique et lactique.

Deux groupes de souches sont séparés :-les souches des produits laitiers et fromages -les souches typiquement associées à la peau de l’homme : dont le principal représentant est Propionibacterium acnes.

-phospholipases, -lécithinases et lipases

104

105

106

ee--

cytoplascytoplasmeme

espace espace périplasmiquepériplasmique

cytccytc

2 H+2 H+NONO33

--

++H2OH2O

NONO22- -

++

QHQH22

QQ

2 H+2 H+

cytccytc

MoPtMoPtFe -SFe -S

NapBNapB

NapCNapC

NapANapA

1 Dissimilation nitrate : Nap 1 Dissimilation nitrate : Nap

ee--

cytoplascytoplasmeme

espace espace périplasmiquepériplasmique

2 H+2 H+

ATPATPsynthasesynthase

MoPtMoPt

2 H+2 H+NONO33

--

++H2OH2O

NONO22- -

++

QHQH22

QQ

2 H+2 H+

cytbcytb

Fe -SFe -S Fe -SFe -S

NarlNarl

NarHNarH NarGNarG

NarKNarK

ATPATP ADPADP

2 Respiration nitrate : Nar2 Respiration nitrate : Nar

108

ee--

cytoplascytoplasmeme

espace espace périplasmiquepériplasmique

2 H+2 H+

NONO33--

++

H2OH2O

NONO22- -

++

FADFAD

Fe -SFe -S

MoPtMoPtFe -SFe -S

NasCNasC

NasBNasB

NasANasAATPATP ADPADP

NHNH44++

NAD(P)HNAD(P)H

3 Assimilation nitrate : 3 Assimilation nitrate : NasNas

ABC transporteurNONO33

--

++

109

Réduction de

génotoxicité

0

50

100

Lbacidophilus

Streptococcusthermophilus

Bifidobacteriumlactis

Lactobacillusplantarum

Lactobacilluscasei

%tage d’inhibition de génotoxicité de la furazolidonesur E.coli (réponse de type SOS)

110

Japon 2005

Stimulation du système immunitaireProbiotiques incorporés à l’alimentde truites à raison de 10 11 bactéries viables par gramme d’aliment

Jour O Jour 1O Jour 2O

témoin

Lactobacillus rhamnosus

Concentration en immunoglobulines (mg/ml)

0

2

4

6

8

10

12

111

S1

S20

50

100

150

200

Taïwan 2005

Réduction du taux de cholestérol sanguin

Souris alimentées avec un régime riche en cholestérol etune boisson additionnée de probiotiques

LDL

Cholestéroltotal

Taux de cholestérol

eau Lait +Lb casei Lait +

Lb plantarum Lait + Lb acidophilus

112

c_les sources de carbone Utilisation du citrate

Milieu citrate de Simmons pH 6,8bleu de bromothymolcitrate = source de Cammonium = source de N

Inoculé strie centrale

113

Butane-diol

PEP

lactate

NADH +H+

éthanol

acétaldéhyde

pyruvate oxaloacétate

malate

fumarate

acétate

Pi

acétyl-CoAformiate

CoA

H2

succinate

CO2

acétyl~P

pyruvate

acétolactate

CO2

acétoïne

2,3 butane diol

114

Rouge de méthyle et Vosges Proskauer pour les

entérobactéries

Milieu Clark et Lubspeu tamponnépeptones + glucose

Rouge de méthyl

RM -

RM+4,4

6,3

18 h

Pour les bactéries lactiques recherche de l’acétoïne seulement

4,4 7,06,3

Rouge de méthyl

Oxygénation 10 minutes

Pas d’acétoïne VP-(RM+)

AcétoïneVP+ (RM-)

KOH ou NaOH+ a naphtol+ créatine

115

Devenir du tryptophane et de la phénylalanine Devenir du tryptophane et de la phénylalanine désaminationdésamination

eau peptonéeExempte d’indole

chlorure ferrique

Coloration brun rouge avec l’acide indolpyruvique