Que sont les bactéries et que font-elles ?
QUE SONT LES BACTÉRIES ET QUE FONT-ELLES
Les bactéries sont des organismes unicellulaires microscopiques qui existent par millions, dans tous les environnements, à l’intérieur et à l’extérieur d’autres organismes.
Certaines bactéries sont nuisibles, mais la plupart ont une fonction utile. Elles soutiennent de nombreuses formes de vie, tant végétales qu’animales, et sont utilisées dans des processus industriels et médicinaux.
On pense que les bactéries ont été les premiers organismes à apparaître sur terre, il y a environ 4 milliards d’années. Les plus anciens fossiles connus sont des organismes de type bactérien.
Les bactéries peuvent utiliser la plupart des composés organiques et certains composés inorganiques comme nourriture, et certaines peuvent survivre à des conditions extrêmes.
L’intérêt croissant pour la fonction du microbiome intestinal jette un nouvel éclairage sur le rôle des bactéries dans la santé physique.
QUE SONT LES BACTÉRIES ?
Les bactéries sont des organismes unicellulaires qui ne sont ni des plantes ni des animaux.
Elles mesurent généralement quelques micromètres de long et existent en communautés de plusieurs millions d’individus.
Un gramme de sol contient généralement environ 40 millions de cellules bactériennes. Un millilitre d’eau douce contient généralement environ un million de cellules bactériennes.
On estime que la terre contient au moins 5 milliards de bactéries, et on pense qu’une grande partie de la biomasse de la terre est constituée de bactéries.
TYPES
Il existe de nombreux types de bactéries. L’une des façons de les classer est la forme. Il existe trois formes de base.
Sphérique
Les bactéries ayant la forme d’une boule sont appelées cocci, et une seule bactérie est un coccus. Le groupe des streptocoques, responsable de l’angine streptococcique, en est un exemple.
En forme de bâtonnet
On les appelle des bacilles (singulier bacillus). Certaines bactéries en forme de bâtonnet sont incurvées. Elles sont connues sous le nom de vibrions. Le Bacillus anthracis (B. anthracis), ou anthrax, est un exemple de bactérie en forme de bâtonnet.
Spirale
On les appelle spirilles (singulier spirillus). Si leur spirale est très serrée, on les appelle des spirochètes. La leptospirose, la maladie de Lyme et la syphilis sont causées par des bactéries de cette forme.
Il existe de nombreuses variations au sein de chaque groupe de formes.
STRUCTURE
Les cellules bactériennes sont différentes des cellules végétales et animales. Les bactéries sont des procaryotes, ce qui signifie qu’elles n’ont pas de noyau.
Une cellule bactérienne comprend :
Une capsule : Couche située à l’extérieur de la paroi cellulaire chez certaines bactéries.
Une paroi cellulaire : Une couche constituée d’un polymère appelé peptidoglycane. La paroi cellulaire donne sa forme à la bactérie. Elle est située à l’extérieur de la membrane plasmique. La paroi cellulaire est plus épaisse chez certaines bactéries, appelées bactéries Gram positives.
La membrane plasmique : Située à l’intérieur de la paroi cellulaire, elle génère de l’énergie et transporte des substances chimiques. La membrane est perméable, ce qui signifie que les substances peuvent la traverser.
Cytoplasme : Substance gélatineuse située à l’intérieur de la membrane plasmique et contenant le matériel génétique et les ribosomes.
ADN : Il contient toutes les instructions génétiques utilisées dans le développement et le fonctionnement de la bactérie. Il est situé à l’intérieur du cytoplasme.
Ribosomes : C’est là que les protéines sont fabriquées, ou synthétisées. Les ribosomes sont des particules complexes constituées de granules riches en ARN.
Flagelle : il sert à se déplacer, à propulser certains types de bactéries. Certaines bactéries peuvent en avoir plus d’un.
Pili : ces appendices en forme de cheveux situés à l’extérieur de la cellule lui permettent de se coller à des surfaces et de transférer du matériel génétique à d’autres cellules. Cela peut contribuer à la propagation de maladies chez l’homme.
ALIMENTATION
Les bactéries se nourrissent de différentes manières.
Les bactéries hétérotrophes, ou hétérotrophes, obtiennent leur énergie en consommant du carbone organique. La plupart absorbent des matières organiques mortes, comme la chair en décomposition. Certaines de ces bactéries parasites tuent leur hôte, tandis que d’autres l’aident.
Les bactéries autotrophes (ou simplement autotrophes) fabriquent leur propre nourriture, soit par :
- La photosynthèse, en utilisant la lumière du soleil, l’eau et le dioxyde de carbone, soit
- La chimiosynthèse, qui utilise le dioxyde de carbone, l’eau et des produits chimiques tels que l’ammoniac, l’azote, le soufre, etc.
Les bactéries qui utilisent la photosynthèse sont appelées photoautotrophes. Certains types, par exemple les cyanobactéries, produisent de l’oxygène. Celles-ci ont probablement joué un rôle essentiel dans la création de l’oxygène de l’atmosphère terrestre. D’autres, comme les héliobactéries, ne produisent pas d’oxygène.
Celles qui utilisent la chimiosynthèse sont connues sous le nom de chimioautotrophes. On trouve couramment ces bactéries dans les cheminées océaniques et dans les racines des légumineuses, comme la luzerne, le trèfle, les pois, les haricots, les lentilles et les arachides.
OÙ VIVENT-ELLES ?
On trouve des bactéries dans le sol, l’eau, les plantes, les animaux, les déchets radioactifs, les profondeurs de la croûte terrestre, la glace arctique, les glaciers et les sources chaudes. Il y a des bactéries dans la stratosphère, entre 6 et 30 miles dans l’atmosphère, et dans les profondeurs des océans, jusqu’à 10 000 mètres de profondeur.
Les aérobies, ou bactéries aérobies, ne peuvent se développer qu’en présence d’oxygène. Certains types peuvent causer des problèmes pour l’environnement humain, comme la corrosion, l’encrassement, des problèmes de clarté de l’eau et de mauvaises odeurs.
Les anaérobies, ou bactéries anaérobies, ne peuvent se développer qu’en l’absence d’oxygène. Chez l’homme, cela se produit principalement dans le tractus gastro-intestinal. Elles peuvent également provoquer des gaz, des gangrènes, le tétanos, le botulisme et la plupart des infections dentaires.
Les anaérobies facultatives, ou bactéries anaérobies facultatives, peuvent vivre avec ou sans oxygène, mais elles préfèrent les environnements où il y a de l’oxygène. On les trouve principalement dans le sol, l’eau, la végétation et certaines flores normales des humains et des animaux. La salmonelle en est un exemple.
Les mésophiles, ou bactéries mésophiles, sont les bactéries responsables de la plupart des infections humaines. Elles se développent dans des températures modérées, autour de 37°C. C’est la température du corps humain.
Par exemple, Listeria monocytogenes, Pesudomonas maltophilia, Thiobacillus novellus, Staphylococcus aureus, Streptococcus pyrogenes, Streptococcus pneumoniae, Escherichia coli et Clostridium kluyveri.
La flore intestinale humaine, ou microbiome intestinal, contient des bactéries mésophiles bénéfiques, telles que le Lactobacillus acidophilus alimentaire.
Les extrêmophiles, ou bactéries extrêmophiles, peuvent résister à des conditions considérées comme trop extrêmes pour la plupart des formes de vie.
Les thermophiles peuvent vivre à des températures élevées, jusqu’à 75 à 80°C, et les hyperthermophiles peuvent survivre à des températures allant jusqu’à 113°C.
Dans les profondeurs de l’océan, les bactéries vivent dans l’obscurité totale près des cheminées thermiques, où la température et la pression sont élevées. Elles fabriquent leur propre nourriture en oxydant le soufre qui provient des profondeurs de la terre.
Les autres extrêmophiles comprennent :
- Les halophiles, que l’on ne trouve que dans un environnement salé
- Les acidophiles, dont certains vivent dans des environnements aussi acides que le pH 0
- Les alcaliphiles, qui vivent dans des environnements alcalins jusqu’à un pH de 10,5
- Les psychrophiles, que l’on trouve à des températures froides, par exemple dans les glaciers.
- Les extrêmophiles peuvent survivre là où aucun autre organisme ne peut le faire.
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REPRODUCTION ET TRANSFORMATION
Les bactéries peuvent se reproduire et se transformer en utilisant les méthodes suivantes :
La fission binaire : Une forme asexuée de reproduction, dans laquelle une cellule continue de croître jusqu’à ce qu’une nouvelle paroi cellulaire se développe à travers le centre, formant deux cellules. Celles-ci se séparent, donnant deux cellules avec le même matériel génétique.
Transfert de matériel génétique : Les cellules acquièrent du nouveau matériel génétique par des processus connus sous le nom de conjugaison, transformation ou transduction. Ces processus peuvent rendre les bactéries plus fortes et plus aptes à résister aux menaces, comme les médicaments antibiotiques.
Spores : Lorsque certains types de bactéries sont à court de ressources, elles peuvent former des spores. Les spores contiennent le matériel ADN de l’organisme et les enzymes nécessaires à la germination. Elles sont très résistantes aux stress environnementaux. Les spores peuvent rester inactives pendant des siècles, jusqu’à ce que les bonnes conditions soient réunies. Elles peuvent alors se réactiver et devenir des bactéries.
Les spores peuvent survivre à des périodes de stress environnemental, notamment aux rayons ultraviolets (UV) et gamma, à la dessiccation, à la famine, à l’exposition chimique et aux températures extrêmes.
Certaines bactéries produisent des endospores, ou spores internes, tandis que d’autres produisent des exospores, qui sont libérées à l’extérieur. Ces dernières sont connues sous le nom de kystes.
Le Clostridium est un exemple de bactérie formant des endospores. Il existe environ 100 espèces de Clostridium, dont le Clostridium botulinim (C. botulinim) ou botulisme, responsable d’un type d’intoxication alimentaire potentiellement mortelle, et le Clostridium difficile (C. Difficile), qui provoque des colites et d’autres problèmes intestinaux.
UTILISATIONS
On pense souvent que les bactéries sont mauvaises, mais beaucoup sont utiles. Nous n’existerions pas sans elles. L’oxygène que nous respirons a probablement été créé par l’activité des bactéries.
La survie de l'homme
De nombreuses bactéries présentes dans l’organisme jouent un rôle important dans la survie de l’homme. Les bactéries du système digestif décomposent les nutriments, tels que les sucres complexes, en formes utilisables par l’organisme.
Les bactéries non dangereuses contribuent également à prévenir les maladies en occupant des endroits auxquels les bactéries pathogènes, ou responsables de maladies, veulent se fixer. Certaines bactéries nous protègent des maladies en attaquant les agents pathogènes.
Fixation de l'azote
Les bactéries absorbent l’azote et le libèrent pour les plantes lorsqu’elles meurent. Les plantes ont besoin de l’azote du sol pour vivre, mais elles ne peuvent pas le faire elles-mêmes. Pour s’en assurer, de nombreuses graines de plantes contiennent un petit récipient de bactéries qui est utilisé lorsque la plante germe.
Agroalimentaire
Les bactéries lactiques, telles que Lactobacillus et Lactococcus, ainsi que les levures et les moisissures, ou champignons, sont utilisées pour préparer des aliments tels que le fromage, la sauce soja, le natto (haricots de soja fermentés), le vinaigre, le yaourt et les cornichons.
Non seulement la fermentation est utile pour conserver les aliments, mais certains de ces aliments peuvent présenter des avantages pour la santé.
Par exemple, certains aliments fermentés contiennent des types de bactéries similaires à celles liées à la santé gastro-intestinale. Certains processus de fermentation conduisent à de nouveaux composés, comme l’acide lactique, qui semblent avoir un effet anti-inflammatoire.
Des recherches supplémentaires sont nécessaires pour confirmer les bienfaits des aliments fermentés sur la santé.
Les bactéries dans l'industrie et la recherche
Les bactéries peuvent décomposer les composés organiques. Cela est utile pour des activités telles que le traitement des déchets et le nettoyage des marées noires et des déchets toxiques.
Les industries pharmaceutiques et chimiques utilisent des bactéries dans la production de certains produits chimiques.
Les bactéries sont utilisées en biologie moléculaire, en biochimie et en recherche génétique, car elles peuvent se développer rapidement et sont relativement faciles à manipuler. Les scientifiques utilisent les bactéries pour étudier le fonctionnement des gènes et des enzymes.
Les bactéries sont nécessaires pour fabriquer des antibiotiques.
Le Bacillus Thuringiensis (BT) est une bactérie qui peut être utilisée en agriculture à la place des pesticides. Elle n’a pas les conséquences environnementales indésirables liées à l’utilisation des pesticides.
DANGERS
Certains types de bactéries peuvent provoquer des maladies chez l’homme, comme le choléra, la diphtérie, la dysenterie, la peste bubonique, la pneumonie, la tuberculose (TB), la typhoïde, et bien d’autres encore.
Si le corps humain est exposé à des bactéries que l’organisme ne reconnaît pas comme utiles, le système immunitaire les attaque. Cette réaction peut entraîner les symptômes de gonflement et d’inflammation que l’on observe, par exemple, dans une plaie infectée.
RÉSISTANCE
En 1900, la pneumonie, la tuberculose et la diarrhée étaient les trois maladies les plus meurtrières aux États-Unis. Les techniques de stérilisation et les médicaments antibiotiques ont entraîné une baisse significative des décès dus aux maladies bactériennes.
Cependant, l’utilisation excessive d’antibiotiques rend les infections bactériennes plus difficiles à traiter. En mutant, les bactéries deviennent plus résistantes aux antibiotiques existants, ce qui rend les infections plus difficiles à traiter. Les bactéries se transforment naturellement, mais la surconsommation d’antibiotiques accélère ce processus.
C’est pourquoi les scientifiques et les autorités sanitaires appellent les médecins à ne prescrire des antibiotiques que si cela est nécessaire et à mettre en œuvre d’autres moyens de prévention des maladies, comme une bonne hygiène alimentaire, le lavage des mains, la vaccination et l’utilisation de préservatifs.
MICROBIOME INTESTINAL
Des recherches récentes ont conduit à une connaissance nouvelle et croissante de la manière dont le corps humain interagit avec les bactéries, et en particulier avec les communautés de bactéries vivant dans le tractus intestinal, connues sous le nom de microbiome intestinal ou flore intestinale.
En 2009, des chercheurs ont publié des résultats suggérant que les femmes souffrant d’obésité étaient plus susceptibles d’avoir un type particulier de bactéries, Selenomonas noxia (S. noxia), dans leur bouche.
En 2015, des scientifiques de l’Université de Caroline du Nord ont découvert que les intestins des personnes anorexiques contiennent des bactéries, ou des communautés microbiennes, “très différentes” de celles des personnes qui ne souffrent pas de cette maladie. Ils suggèrent que cela pourrait avoir un impact psychologique.
UN PEU D’HISTOIRE
Il y a plus de 2 000 ans, un auteur romain, Marcus Terentius Varro, a suggéré que les maladies pouvaient être causées par de minuscules animaux qui flottent dans l’air. Il conseillait aux gens d’éviter les endroits marécageux pendant les travaux de construction, car ils pouvaient contenir des insectes trop petits pour être vus à l’œil nu qui pénétraient dans le corps par la bouche et les narines et provoquaient des maladies.
Au 17e siècle, un scientifique néerlandais, Antonie van Leeuwenhoek, a créé un microscope à lentille unique avec lequel il a vu ce qu’il appelait des animalcules, connus plus tard sous le nom de bactéries. Il est considéré comme le premier microbiologiste.
Au XIXe siècle, les chimistes Louis Pasteur et Robert Koch ont affirmé que les maladies étaient causées par des germes. C’est ce qu’on appelle la théorie des germes.
En 1910, le scientifique Paul Ehrlich a annoncé le développement du premier antibiotique, le Salvarsan. Il l’a utilisé pour guérir la syphilis. Il a également été le premier scientifique à détecter les bactéries en utilisant des colorants.
En 2001, Joshua Lederburg a inventé le terme “microbiome intestinal” et les scientifiques du monde entier cherchent actuellement à décrire et à comprendre plus précisément les structures, les types et les utilisations de la “flore intestinale”, c’est-à-dire des bactéries présentes dans le corps humain.
À terme, ces travaux devraient permettre d’éclairer d’un jour nouveau un large éventail de problèmes de santé.
