Taxonomie bactérienne

Taxonomie bactérienne

Dr.Chentli A.

12020-2021

Chapitre IIntroduction à la systématique

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I. Définitions

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-Systématique : Science de la classification des êtres vivants. Elle étudie leur diversité biologiqueet les relations qui existent entre eux. Elle comprend trois disciplines distinctes : la classification,la nomenclature et l’identification.

- La classification (Taxonomie ou taxinomie : du grec taxis: arrangement et –nomos :lois) :La science des lois de la classification. Elle permet de regrouper les organismes vivants entaxons selon leur similitude et leur parenté évolutive.

-La nomenclature : consiste à attribuer un nom conventionnel à chaque taxon distinct, enrespectant un ensemble de règles. (code international de nomenclature des bactéries).

-L’identification (détermination) = consiste à intégrer des souches bactériennes à l’un destaxons, préalablement définis sur la base de la comparaison de leurs caractères spécifiquesrespectifs.

-Taxon= Des ensembles d’organismes vivants, apparentés sur la base de critères suffisammentspécifique pour leur permettre d’être à la fois reconnaissables et distincts des autres groupes.« groupes de classification d’organismes différents mais phylogénétiquement apparentés. » »

-Phylogénie= Science de l’évolution génétique dans le temps d’une bactérie parmi toutes lesautres. Elle permet de regrouper les organismes selon leurs liens de parenté.

II. Importance de la taxonomie

• Il y a quatre intérêts majeurs pour classer lesmicroorganismes:

- Le classement organise une « banque de données » sur lesmicroorganismes,

-Permet la description de groupes d'organismes distincts etreconnaissables, « « permet d’identifier les micro-organismes pour mieux les utiliser ou les exploiter (ceux quisont bénéfiques) ou bien pour mieux s’en protéger et de lescontrôler (ceux qui sont pathogènes). »

-Indispensable pour identifier un nouvel isolement,

-Donne accès à la phylogénie (c- à -d les liens de parenté entreles différents organismes).

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III. Principes de taxonomie

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III. Principes de taxonomieIII.1. les unités de classification

Rangs taxonomiques

• L’unité de base de la classification = l’espèce. • Les êtres vivants sont classés selon une classification hiérarchique à 7

rangs:Espèce – Genre – Famille – Ordre – Classe – Phylum – Domaine

• Contrairement au domaine des Eucarya, où plusieurs phylums forment un règne, dans le domaine des Archaea et Bacteria; il n’y a pas de règnes définies

• On utilise parfois des échelons intermédiaires : sous-embranchement, sous famille (tribu), sous espèce.

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Les différents groupes de classification de tout rang sont appelé taxons« De l’espèce au phylum, les caractères communs sont de moins en moins nombreux »

Exemple

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L’ espèce bactérienne

• Ensemble de souches qui partagent de nombreuses propriétés stables(morphologiques, biochimiques et génétiques) et diffèrent des autresgroupes de souches.

• La définition actuelle est basée exclusivement sur l’analyse de caractèresgénomiques (ADN total), et excluent tout caractère phénotypique.

• L’espèce bactérienne regroupe l’ensemble des souches considéréescomme suffisamment proches de la souche type de l’espèce pour y êtreassimilées.

• La souche type de l’espèce ayant été au préalable clairement définie parles caractères génomiques et déposée comme souche de référence.

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III.1. les unités de classification

-Critères d’espèce :• Hybridation ADN/ADN à Tor

• Stabilité thermique des hybrides

• Séquençage de l’ARNr 16S

• La détermination du G + C %

Il est recommandé d’établir les caractères phénétiques d’identification dela nouvelle espèce.« Ces critères sont à établir pour la souche type detoute nouvelle espèce bactérienne »

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Souche bactérienne

• La souche = un clone=la descendance exclusive d’une bactériemère unique (isolat de culture pure).

• Les souches d'une même espèce peuvent différer les unes desautres par une différence mineure mais identifiables.

• Les souches d’une même espèce sont identifiées par l’ajout d’unnuméro au nom de l’espèce (E. coli K12).

• Une espèce comprend donc plusieurs souches qui se différencientpar des caractères secondaires

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III.1. les unités de classification

-Une espèce comprend donc plusieurs souches qui se différencient par des caractères secondaires

-Des subdivisions de l’espèce sont proposées par rapport à différents caractères spécifiques :

• Biotypes (Biovars) : caractères biochimiques• Les biovars sont des souches qui se différencient par des moyens biochimiques de

la souche type.

• Sérotypes (Sérovars) : caractères antigéniques

• Pathotypes (pathovars) : facteurs de pathogénicité

• Lysotypes (Lysovars) : la sensibilité aux phages

• Zymotypes (Zymovars) : des capacités enzymatiques

• Antibiotypes (Antibiovars) : sensibilité aux antibiotiques

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https://www.aquaportail.com/definition-3276-souche.html

https://www.aquaportail.com/definition-1866-biochimie.html

https://www.aquaportail.com/definition-12739-souche-type.html


III.2. la nomenclature bactrienne

• On distingue deux catégories de noms : Les noms informels,noms spécialisés ( les noms scientifiques des taxons )

Par exemple : Colibacille = nom informel

-E.coli O157 :H7, nom spécialisé.

On parlera de l’espèce E. coli du genre Escherichia de la famille des Enterobacteriaceae .

• Les noms scientifiques sont des mots latins.

• Aucun signe diacritique (á, à, â, ä, ã, é, è, ê, ë, í, î, ï, ñ, ó, ò, ô, ö, õ, ú,ù, û, ü, ø, æ...) n'est toléré et les mots ne doivent pas contenir de traitd'union. Par exemple, on doit écrire Bacteroides et non Bacteroïdes.

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III.2. la nomenclature bactrienne

-Règles de formation des noms : On utilise le système binomial du botaniste Carl Von Linné.

• Les noms des espèces sont formés d'une combinaison binaire : le premier terme est le nom de genre et le deuxième terme (« une épithète »).

• Le genre : écrit en Italique. Avec sa première lettre en majuscule. Après sa première citation dans le texte, le nom du genre est abrégé à sa première lettre suivis d’un point.

• L’espèce : écrite en Italique (ou souligné dans les livres et manuscrits). Avec sa première lettre en minuscule. (Escherichia coli ou Escherichia coli)

• La famille : féminin, pluriel et se termine par –aceae.

• L’ordre : la terminaison « ales »

• Les noms des sous-espèces sont formés d'une combinaison ternaire commençant par le nom d’espèce suivi par l'abréviation « subsp. » (ou ssp.) et d’un troisième terme propre à la sous-espèce (exemple: Pseudomonas chlororaphis subsp.aurantiaca ).

• L'appartenance d'une souche isolée à un genre, sans précision de l'espèce, est notée du nom du genre suivi de sp. (species) tant que l'isolat n'est pas identifié à une espèce.

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III.3. les systèmes de classification

Avant 1960 : La taxonomie classique basée sur l’étude des caractères morphologiques et structuraux des bactéries ainsi que sur le profil métabolique.

• Insuffisante car ces caractères phénotypiques ne traduisent qu'une faible proportion du génome

Dès les années 70 : Techniques d’analyses modernes basées sur différents composés moléculaires génomiques (ADN, ARN) ou dérivant du génome (protéines) permettent d’établir des parentés génétiques.

Le traitement informatique des marqueurs moléculaires arévolutionné la taxonomie bactérienne

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• Il existe deux grands types:

Classification artificielle

Classification naturelle

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Classification artificielleBasée sur la mise en évidence d’un certains nombre de caractères phénétiques (observables)

significatifs.

Classification naturelle Arrange les organismes en groupes dont les membres ont en commun de nombreuses

caractéristiques (un max de critères). -Reflète autant que possible la nature biologique des organismes.

• Il existe deux méthodes (approches) différentes:

• Phénétique (classification phénotypique)-Groupe les organismes suivant la similitude de leurs caractères phénotypiques.

• Phylogénique (classification phylogénétique)-Groupe les organismes selon des relations évolutives. Utilise sur des caractères génétiques.Elle est Basée sur les marqueurs moléculaires pour leur grande stabilité évolutive /faible

variabilité.

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La classification actuelle des bactéries et archaebactéries est naturelle (basée sur les données phylogénétiques des bactéries et des archaebactéries par l’analyse comparative de leur ARN 16S


III.4. Méthodes de taxonomie

• Taxonomie phénotypique

• Taxonomie numérique

• Taxonomie génotypique

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Taxonomie phénotypique

• L’identification de l’espèce repose sur la comparaison de divers caractères phénotypiques de la souche à étudier vis à vis de ceux d’une souche de référence

C’est l’étude du phénotype: manifestation apparente du patrimoine héréditaire

• Utilisation d’un faible nombre de caractères considérés comme importants tels que :

-Aspect macroscopique des colonies ;

- Morphologie et structure de la cellule (forme, Gram, flagelle, capsule, spore…) ;

-Conditions de culture (type trophique, type respiratoire, température optimale, pH optimal, besoins nutritionnels…) ;

-Caractères biochimiques (Mannitol, catalase, oxydase…) ;

- Sérotypie (antigènes O et H des entérobactéries…) ;

-Lysotypie (sensibilité aux phages) ;

-Antibiotypie (sensibilité aux antibiotiques).

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Limites de la classification phénotypique

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-La forme peut varier en fonction du milieu de culture et peut être parfois difficile à définir

-Caractères utilisés peu nombreux (une centaine au maximum) par rapport au nombre de gènes habituellement présents chez les bactéries (5 000 environ).-Elle ne reflète qu’un nombre réduit d’information

-Les caractères étudiés peuvent être absents notamment chez les bactéries mutantes. Ex : existence de souches d’ E.coli lactose -.

-Les techniques phénotypiques ne sont pas adaptées au diagnostic des bactéries viables mais non cultivables

-La variation de la taille de l’inoculum et la durée d’incubation

- Choix des critères subjectifs (Ex. bactéries à intérêt biomédical par rapport à celles de l’environnement)

-Expression différente des caractères phénotypiques selon la température, la composition du milieu de cultureEx. Les bactéries Gram + âgées prennent l’aspect des G- (Bacillus subtilis)

Taxonomie numérique

Evalue (numériquement) une similitude générale en comparant denombreux caractères ayant chacun le même poids (morphologiques,physiologiques, biochimiques, …).

L’ordinateur calcule les similitudes entre les individus, etregroupe les individus qui se ressemblent en phénons.

Le nombre de caractères étudié varie entre 50 et 200. Lerésultat est codé de façon binaire pour chaque test (0 ou 1).

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Les données taxonomiques se présentent sous forme d'une matrice de données:Tableau de N lignes (N = nombre d'individus) et n colonnes (n = nombre decaractères).

Exemple simplifié de taxonomie numérique: matrice de données (6 souches, 20 caractères)

Traitement des résultats


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Calcul d’un indice numérique (prog: cluster analysis)

Pour estimer la ressemblance entre 2 souches i et j:

Coefficient de Jaccard-Sneath:

S (i,j) = coefficient de similitude entre i et j (varie de 0 à 1)Na = nombre de caractères positifs chez i et chez jNb = nombre de caractères différents chez i et j.

Ex : S (S5, S6) = 4 / (4+10) = 4 / 14 = 0,326


Un dendrogramme résulte de cette analyse taxonomique.

Sij › 65 % (souches du même genre)

Sij › 80 % (souches de la même espèce) 27


Dendrogramme, de quelques espèces du genre Bacillus et de genres apparentés.28

Limites

- Elles ne représentent qu’une faible partie du phénotype desbactéries. Evalue seulement 5 à 20% du potentiel génétique d’unebactérie.

- Cela entraine un codage des résultats.

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III.5.3. Taxonomie moléculaire

Le principe:

• Puisque tous les organismes vivant sont issue d’un ancêtrecommun ; ils partagent un certains nombre de caractèresgénomique

• Plus les ADN d’espèces différentes ont des séquences denucléotides communes et plus ces espèces sont génétiquementapparentés .

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Coefficient de G+C %

Hybridation de l’ADN

Séquençage de l’ARNr 16S.

Taxonomie moléculaire

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A+T/C+G varie selon espèce ….C’est le coefficient de chargaff

(A+G)/ (C+T) = 1A/T = 1 et C/G =1

Quelque soit l’espèce d’origine, l’ADN contient toujours autant de purine que de pyrimidine soit :

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Taxonomie génotypique

Coefficient de G+C % (Coefficient de Chargaff)

Ce coefficient donne le contenu d’un ADN en bases

Le contenu en bases A-T et G-C de l’ADN est le même ausein d’une même espèce, et différent d’une espèce à l’autre

G+C % différents = Espèces différentes

Mais le contraire n’est pas forcément vrai : des espèces différentes peuvent avoir des G+C % identiques = Ordre des bases différent

Souches ayant des variations de :

G+C % 3% (même espèce)

G+C % › 10 (genres différents)33

Coefficient de G+C %

Le GC% est déterminé par mesure de la température de fusion Tm de l’ADN

Dénaturation de l’ADN

T°C élevées = Rupture des liaisons hydrogènes = Dénaturation de l’ADN

Max de DO à 260 nm est atteint quand la séparation des deux brins est totale = Effet hyperchrome

La T°C de demi-dénaturation Tm correspond à la ½ de l’effet hyperchrome = La ½ de l’ADN en solution dénaturé

La Tm dépend du nombre de paire G-C

(G-C = Tm )

Tm est spécifique de chaque ADN car leur contenu en G-C est variable d’une espèce à une autre 34

La détermination du GC% permet de regrouper des souches pour des étudescomplémentaires (hybridation ADN/ADN).

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• Hybridation de l’ADN

Hybridation (renaturation) de l’ADN : association brins monocaténaires = ADN bicaténaire (si les séquences de bases sont complémentaires=

homologues)

Dénaturation in vitro : ADN bicaténaire dénaturé en solution (T°Célevée)

Renaturation in vitro : réapariement des 2 brins ADN (refroidissement )

Mélange d’ADNs monobrins dénaturés de souche A + souche B: peuvent s’hybrider

Dans le milieu d’hybridation, peut se former des :

homoduplex (A*A) et/ou hétéroduplex (A*B)

Radioactivité sur une souche (ADN hybridé avec un seul brin marqué).


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Remarques

• Pour reconnaître la provenance de chaque brin d'ADNdans les hybrides: Marquage de ADN référence par unisotope radioactif ou par une enzyme.

• Pour éviter la réassociation des brins d’ADN marqués :utilisation de concentrations d’ADN non marqué (ADNcible) environ 1000-5000 fois plus importante.

• La complémentarité dépend de l’homologie des séquences de bases des brins des hybrides hétérologues.

Hybridation complète des brins ADN hétérologues (même espèce)

Hybridation partielle (espèces apparentées)

Pas d’hybridation (espèces non apparentées)37

Hybridation ADN/ADN en milieu liquide 39

• Ide

Identification des hétéroduplex sonde –cible après capture sur un support solide 40

• Hybridation de l’ADN

Stabilité thermique des hybridesLa spécificité des hybrides est estimée par la mesure de la stabilité

thermique.

La stabilité des hybrides est donnée par la T°C de demi-dénaturation Tm(e)(50% de l’hybride est dénaturé)

Augmenter la température > Tor pour avoir que 50% de dénaturation de l’hybride.

L’hybride qui à la Tm la + grande est l’hybride le + stable

∆ Tm(e) : la différence de stabilité thermique entre les 2 hybrides ( hétéroduplex reconstitué et homoduplex de la référence).

∆Tm(e) 5°C (même espèce)

n.b. La stabilité thermique est directement corrélée avec le % de bases non appariées. (environ 1% de bases non appariées pour un ∆Tm de 1°C) .


41

Hybridation de l’ADN

LIMITES :

Techniques lourdes et délicates à réaliser


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• Séquençage des ARNr 16S

ARNm – ARNt – ARNr

L’ARNt et l’ARNm : non utilisés car non significatif /instables

Séquençage comparatif des nucléotides des ARNr ou de leur gènes codants dans l’ADN

Pourquoi ARNr ?

Ubiquiste+ stabilité évolutive+ des séquences identiques chez tous les organismes vivants+ abondant dans la cellule ,facilement purifiable+

Fiabilité et rapidité de leur analyse.

3 types d’ARNr (ARNr 16S (30S), ARNr 23S (50S), ARNr 5S (50S))


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ARN 16S : marqueur taxonomique moléculaire le +utilisé:

• Car: présent dans toutes les bactéries. comporte des séquencesconservées (stables)communes à des unités de taxons élevés etdes séquences variables spécifiques d’espèces.

Comparaison de la séquence nucléotidique de l’ARNr 16S à cellesde souches déposées dans des banques de données internationalesVIA INTERNET

Interrogation des bases de données (EMBL, GenBank et DDBJ). Des centres de ressources : NCBI (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/), EBI

(http://www.ebi.ac.uk/), . .

Programmes de comparaison : FASTA et BLAST Retiennent les séquences les plus proches

La tendance actuelle: travailler sur le gène correspondant.• L’amplification par PCR présente un intérêt pour le diagnostic de bactéries

non cultivées. 44

Arbre phylogénétique universel du vivantCette représentation simplifiée a été établie à partir de l’étude comparative des ARNr 16S et 18S.Source : Jean-Claude CALLEN, Biologie Cellulaire, Dunod, 1999

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• Séquençage des ARNr 16S


2 espèces peuvent avoir des séquences ARNr 16S très proches et être cependant très différentes par hybridation ADN/ADN.

Ex : Aeromonas trota et A. caviae (99.9% de similitude pour ARNr 16S et 30% de similitude pour l’hybridation ADN/ADN)

%homologie > 97%, le placement de 2 souches dans une même espèce ou pas dépend des résultats de l’hybridation ADN/ADN.

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Définition d’une espèce :

phylogénétiquement (genomospecies) c’est le rassemblement de souches ayant:

%’hybridation ADN/ADN >70% et Tm <5°C.

Toute description d’une nouvelle espèce devrait inclure le séquençagede l’ARNr 16S de la souche type et s’accompagner de l’analyse descaractères phénotypiques.

En conclusion l’approche devrait être polyphasique ;

1) Approche numérique phénotypique

2) Approche génotypique

« pas de démarche universelle/ objectif: déterminer de manière la plus fiable une souche bactérienne ».

La démarche diagnostique: doit donc tenir compte des critères de chaque méthodologie (rapidité, spécificité, sensibilité..) et s’organiser selon la

forme de l’entonnoir en partant du plus simple et informatif au plus compliqué et précis .

52

Identification des bactéries

Approche dichotomique

Approche probabiliste en utilisant un logiciel informatique

Codage API

Obtenir une culture pure de la souche à identifier .Une démarche de comparaison: se référer à un model

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Identification par approche dichotomique

Limites : identification présomptive et non confirmative Choix et ordre des tests déterminants

Résultats incertains/douteux non pris en compte : erreur de lecturefausse identification

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Les méthodes traditionnelles reposent sur des schémas dichotomiques. Les caractères biochimiques sont hiérarchisés par une attribution arbitraire de poids.

Le développement de la taxonomie numérique dans les années 70 et l’apparition de la taxonomiemoléculaire (en particulier l’analyse de l’ARNr ou des ADNr) ont permis de faire évoluer cettediscipline.

56

Ces clés sont établies en se basant sur les informations que donne la 9ème édition du« bergey’s manualof determinativebacteriology » 1994, sur les caractères phénotypiques des groupes bactériens.

57

Selon« bergey’smanual of

determinativebacteriology » 9ème édition

1994. 58

Exemple tests d’ orientation

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Méthodes automatisées – galeries d’identificationSystème API

• Même principe que les techniques biochimiques conventionnelles.

• Version miniaturisée et standardisée.

• Cupules prêtes à l’emploi contenant le substrat lyophilisé nécessaire auxdifférents tests biochimiques.

• Avantages

- standardiser les caractères biochimiques recherchés améliorer lareproductibilité interlaboratoire en éliminant le choix subjectif des tests «importants » pour la caractérisation.

-Limiter la variabilité technique.

-Utilisation simple.

60

Selon le type de galerie, l’inoculum et le milieu de suspension varie.

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Exemple : LA GALERIE API 20E

1- Présentation de la galerie

Galerie de 20 microtubes prêts à l’emploi permettant de réaliser 23 tests biochimiques afin

d’identifier des bacilles Gram – appartenant à la famille des ENTEROBACTERIACEAE.

cupule

microtube contenant le milieu déshydraté

La suspension bactérienne introduite dans le tube dissout les substrats déshydratés

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2- Préparation de l’inoculum

1 seule colonie

Prélèvement d’une souche pure

5 mL d’ED stérile

Suspension d’opacité 0,5 sur l’échelle de Mac Farland

isolement

Souche pure sur GNi

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3- Ensemencement de la galerie API 20 E

Introduire la suspension bactérienne dans chaque tube à l’aide d’une pipette Pasteur stérile, pointe appuyée à l’intérieur et sur le côté pour éviter la formation de bulles

Pour certains caractères:

Remplir de suspension le tube et la cupule

CIT, VP, GEL

Remplir le tube de suspension et recouvrir d’huile de paraffine

ADH, LDC, ODC, H2S, URE64

4- Lecture de la galerie API 20 E

Tests négatifs

Tests positifs

Les 10 premiers tests

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Les 10 derniers tests

Tests négatifs

Tests positifs

NR + 66

5 2 1 5 7 7 3 5

+ +-

Code n°: 5 215 773 (55)

++

5

5- Identification de la souche

Se référer au catalogue pour identifier la souche à l’aide du code

Résultats de la galerie:

Résultats reportés sur la fiche d’identification

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Identification par approche probabiliste( utilisant un logiciel informatique)

• L’ interprétation des résultats est basé sur le principe de l’identificationnumérique (chaque caractère possède le même poids, contrairement à l'approchedichotomique).

• Une base de donnée (tableau, base de données en ligne ou incluse dans un tableuExcel) indique, pour chaque taxon et pour chaque caractère, sa probabilité d’êtrepositif.

• Utilisation de logiciels (exemple : le logiciel d'identification en ligne de l'UPBM.,

• Le nom de la bactérie est obtenu par un calcul de probabilité :

- le logiciel classe tous les résultats pour donner le ou les taxons les plus probables

Pour les tests miniaturisés, l’identification d’une souche inconnue est basée sur la mesure

68

http://lab.upbm.org/identifieur/

-test/triplets-Résultat final= Code répertorié dans un catalogue analytique/logiciel informatique.- Obtention du nom du taxon (espèce ou genre) le plus probable (calcul de probabilité portant sur l’ensemble des caractères testés, « para port à la base donnée »).

Utilisation du codage API (profil numérique)

Exemple : interprétation des résultats de la galerie API 20 E (21tests) : Code à 7 chiffres

(logiciel: APIweb)70

Exemple 2

71

7

Exemple d’un extrait du catalogue de profil (galerie API 10S) 72

Limites à l’utilisation des galeries

• Leur utilisation est limitée pour l’identification de certaines souches.

• Le taux d’erreur des galeries varie entre 5 et 20% selon les galeriesconsidérées, comprenant les identifications incorrectes (1-15%) ou lesidentifications non concluantes (3-5%).

• Systèmes fermés avec des bases de donnée limitée, leur mise à jourque par le fabricant de la galerie (donc possibilité de non pris encompte des nouvelles espèces) .

73

Chapitre IILa place des bactéries et des archées

dans le monde vivant

74

Microscopeélectronique

75

Classification Phénotypique du monde vivant

76

ARNr16S

77

L’arbre du vivant (Woese et Fox, 1977)

• 1er groupe de procaryotes : Eubacteria (eu = vrai; bactéries proprement dites )

• 2éme groupe de procaryotes Archaebacteria (milieux hostiles, métabolisme particulier, primitif, 3-4 milliards d’années)

• 3éme groupe : Eucaryotes

En 1990;

Woese proposa d’enlever le suffixe bacteria au mot archaebacteria, afin de souligner les différences évolutives profondes séparant ces deux

domaines, et les trois domaines devinrent: Archaea, Bacteria, et Eucarya

78

Classification Phylogénétique du monde vivant

79

Construction d'arbres phylogénétiques (analyse et comparaison séquences ADN ou protéines)

81

Aujourd’hui n’importe quelle bactérie est identifiable par la position de sa séquence d’ARNr 16S au sein de l’arbre phylogénétique.

2 bactéries appartiennent à des espèces différentes si leurs ARNr 16S partagent moins de 97% de similitude.

82

Eucaryotes et procaryotes

85

Les classifications actuelles

• Nouvelles espèces et/ou reclassifications

• Principales bases de données:

-Bergey’s Manual of Systematic Bacteriology

(mise à jour irrégulière/très utilisée)

-List of Prokaryotic names with Standing in Nomenclature » (ou LPSN) http://www.bacterio.cict.fr

(mise à jour régulière)

La citation d’un nom sur cette liste signifie que:

-La description du taxon est conforme aux règles du Code de Nomenclature.

-La nomenclature proposée a fait l’objet d’une publication validante.

87

http://www.bacterio.cict.fr/

http://www.bacterio.cict.fr/

https://www.bergeys.org/

88

https://www.bergeys.org/

Depuis 2001, versions réactualisées en ligne de la classification , appelées "Taxonomic Outline of theProkaryotes"(www.cme.msu.edu/Bergeys/).

Depuis 2007 , le projet s’intitule " Taxonomic Outline of the Bacteria and Archaea" (TOBA): basé sur unephylogénie à partir des séquences d’ADNr 16S des souches types des différentes espèces validées(http://www.taxonomicoutline.org/)

90

http://www.cme.msu.edu/Bergeys/







http://www.taxonomicoutline.org/







Chapitre IIILes grands phylums bactériens

(selon Bergey’s manual)

91

Le domaine des Eubactéries est subdivisé en 23 phyla.

Les phyla 14, 20, 16, 13, 21, 12, et 17 regroupent les principales bactéries importantes en pathologie

humaine.

NB : la classification bactérienne présentée ici reflète les recommendations du Bergey's Manual of Systematic Bacteriology, 2nd edition. 93

http://www.123bio.net/cours/bacterio/index.html




• Très grand groupe : 5 classes, 45 ordres , plus de 500 genres et 5000 espèces.

• Représentent la majorité des bactéries connues et d’ intérêt dans les milieuxmédicaux, industriels et agroalimentaires.

• Gram-négatives. Taille: 0,2-10 µm de long

• Morphologies variées: coque, bâtonnet, spirale…

• La plupart sont mobiles grâce à un flagelle, mais d'autres peuvent être immobilesou se déplacent par glissement (Myxobacteria).

• Métabolismes très varié: anaérobies strictes et hétérotrophes (la+part), ouautotrophes photosynthétiques (les bactéries pourpres).

• Actuellement, elles sont classés en cinq classes sur la base de l'analyse du gènede l'ARNr 16S : α, β, γ, δ, ε.

• On trouve Les bactéries photosynthétiques pourpres dans les classes α, β, γ.

• Renferme des bactéries appartenant aux genres Escherichia, Vibrio,Legionella et Salmonella, dont certaines sont des agents pathogènes.

94

http://www.futura-sciences.com/sante/definitions/medecine-pathogene-5179/

(bactériochlorophylles ) EX. Les Cyanobactéries

97

Bactéries bacilliformes, coccoïdes ou pléomorphes.

Habituellement sans flagelles.

De tailles variées mais habituellement très petites.

Souvent parasites ou mutualistes.

L’ATP de l’hôte peut fournir une grande partie de l’énergie nécessaireà la croissance.

Comprennent des pathogènes majeurs comme les Rickettsia,

Très petites (0,3 à 0,5 μm de diamètre sur 0,8 à 2 μm de long)

parasites intracellulaires obligatoires , maladies graves comme: letyphus (Rickettsia typhi )

Les formes parasites se développent chez généralement chez les vertébrés. Le smutualistes chez des arthropodes suceurs de sang, tels que des puces, tiques, mites ou poux.

98

THYPHUS

99

Bactéries Aérobies du sol

Phytopathogènes

Bacilles, Mobiles, aérobies stricts (la + part)

101

Méningocoques

Gonocoques

104

une très grande variété d’adaptations et de types

métaboliques

107

•Le genre Pseudomonas est le plus important de cet ordre.

•Bacilles, mobiles, Colonies souvent pigmentées.

• Chimiohétérotrophes avec un métabolisme respiratoire.

109

110

du genre

• Bâtonnet, mobiles.

• Anaérobies strictes.

• Bactéries réductrices de sulfate ou de soufre pendant la respiration anaérobie.

• Habitat: terrestres et aquatiques: boues, sédiments de lacs pollués, sols gorgés d’eau...

Grande importance pour le cycle du soufre.

116

-Prédatrices qui attaque d’autres bactéries pour s’en nourrir. Son

cycle de vie est proche de celui d’un bactériophage.

117

Les fructifications de myxobactéries

119

Chapitre IIILes grands phylums des Archaea

127

Phylogénie des Archaea

Ancienne classification en 2 phyla

Classification actuelle (travaux sur l’ARNr) : 06 phyla

EuryarchaeotaCrenarchaeota (Les 2 phyla originellement proposé par Woese en 1980)

KorarchaeotaNanoarchaeotaThaumarchaeotaAigarchaeota.

-Regroupent des organismes très divers 128

Euryarchaeota:Halophiles, méthanogènes, thermophiles, et acidophiles.

-Phénotype, écologie et métabolisme très divers :

d’où leur nom « eury » du grec « large »

Crenarchaeota: Thermophiles extrêmes (hyper, méso et psychrophiles)

-Mode de vie similaire -« Cren » du grec «source » :due à leur éventuelle

ressemblance phénotypique avec l’ancêtre commun des archées.

129

I. Les Euryarchaeota

Methanopyrales

Thermococcales

Archaeoglobales

Methanobacteriales

Thermoplasmatales

Halobacteriales

Methanomicrobiales

Methanosarcinales

Methanococcales

Methalocellales

Methanoplasmatales

130

I.Les Euryarchaeota

• Croissance à des T° ≥ 80°C

• Les Thermococcales: tous hyperthermophiles, (T°optimale entre 80 et 100°C). Anaérobes, chimiorganotrophes ou chimiolitotrophes, utilisant le soufre comme accepteur final d‘électrons.

sources hydrothermales terrestres ou sur des cheminées hydrothermales sous-marines, de surface ou profondes. Une espèce a même été isolée depuis un puits de pétrole,Thermococcus sibiricus.

• Les Archaeoglobales: anaérobes, vivant dans des sédiments de sources chaudes ou des cheminées hydrothermales. Les espèces du genre Archaeoglobussont sulfato-reductrices.

• Les Méthanogènes: comme certains Methanococcales,Methanobacteriales et Methanopyrus kandleri, seul représentant des Methanopyrales dont le génome ait été séquencé (peut vivre jusqu‘à une température de 110°C).

131

I.1. Hyperthermophiles

-Habitat : quasiment dans tous les milieux.-Extrêmophiles.

I.Les Euryarchaeota

• Peuvent vivre dans des milieux extrêmement froids.

• Les organismes mésophiles (vivant entre 4 et 50°C) et psychrophiles (vivant à des températures inferieures à 4°C).

• Des méthanogènes ont été isolés dans des eaux douces, par exemple dans de l‘eau de mer, en Alaska .

• Mais la majeure partie de la diversité d‘Euryarchaeota vivant à basse température est encore peu connue et non cultivée.

133

I.2. Mésophiles et psychrophiles

I.3. Halophiles • Capacité d ‘adaptation à des milieux hypersalins, tels que la Mer Morte ou des aliments salés (Ex. crustacé fermentés) .• Les Halobacteriales et les Nanohaloarchaea: Ces organismes sont capables de croître à des concentrations en sel entre 2,5 et 5,2 M de NaCl pour les plus extrêmes, et entre 0,5 et 2,5 M pour les halophiles modérés.

-la plupart aérobies et contiennent des pigments de type caroténoïdes, (rouges), ce qui donne à leurs colonies des couleurs vives et caractéristiques.

-Certains sont anaérobes et photohétérotrophes- Une caractéristique génomique spécifique: la présence de plusieurs

chromosomes ou de nombreux megaplasmides pouvant contenir jusqu‘à plusieurs centaines de gènes.

I.Les Euryarchaeota

• Capacité d’adaptation à des milieux extrêmement acides, particulièrement les Thermoplasmatales,

• La plupart des Thermoplasmatales ont été mises en évidence dans des mines acides ou dans des champs hydrothermaux volcaniques , à des pH compris entre 1 et 2.

• Picrophilus torridus, isolé dans un sol volcanique sulfureux au Japon, est capable de croître à un pH de 0

135

I.4. Acidophiles

I.5. Méthanogènes•Organismes capables de produire du méthane (CH4) à partir de composés organiques ou inorganiques (CO2, méthanol ou composés méthylés), le méthane étant le produit principal de ce métabolisme énergétique.• Seules des archées possèdent les enzymes nécessaires à ce métabolisme complexe.•sept ordres de méthanogènes ont été décrits.• vivent dans des milieux anaérobique très divers: sédiments marins, d‘eau douce, des rizières, le rumen de bovins, les tractus gastro-intestinaux de différents animaux (gros mammifères, insectes…), etc…, mais aussi dans des milieux plus extrêmes, comme des sources chaudes, des hydrocarbures pétroliers ou des sédiments hypersalins.

Figure représentant un tapis microbien anoxique sous-marin, dans lequel sont présentes des archées méthanogènes et des méthanotrophes

137

II. Les Crenarchaeota

Organismes hyperthermophiles ou thermophiles répartis en cinq ordres :

les Desulfurococcales, les Sulfolobales, les Thermoproteales, ainsi que les

Acidilobales et les Fervidicoccales.

La plupart des Thermoproteales et des Desulfurococcales sont anaérobes

et hyperthermophiles, alors que les Sulfolobales sont aérobes leurs

températures de croissance sont plus basses que celles observées dans les

deux autres groupes.

Les environnements dans lesquels on les trouve peuvent être les mêmes que

ceux dans lesquels sont présents les euryarchées hyperthermophiles

138

II. Les CrenarchaeotaII.1. Les Desulfurococcales

sont les crenarchées les plus hyperthermophiles. Leurs températures de

croissance varient autour de 90°C, et peuvent monter jusqu‘à plus de 100°C.

Par exemple, Pyrolobus fumarii a une température optimale de croissance de

106°C mais est capable de croître jusqu‘à 113°C. Cette archée a été isolée dans

des fumeurs hydrothermaux des fonds sous-marins.

La majorité des Desulfurococcales sont anaérobes, stricts ou facultatifs, et

leurs métabolismes sont assez variés (sulfato-réducteurs, hétérotrophes…).

II.2. Les Sulfolobales

Des organismes thermophiles ou hyperthermophiles plus modérés que les

autres ordres, leurs températures de croissance sont plutôt comprises entre

60 et 85°C,

Vivent principalement dans des sources chaudes terrestres, comme celles de

Solfatare en Italie.

On trouve aussi plus d‘organismes aérobies dans ce groupe, alors qu‘ils sont

minoritaires dans les autres ordres de Crenarchaeota, et d‘acidophiles

extrêmes, vivant à des pH entre 2 et 5. Par exemple Sulfolobus acidocaldarius139

Fin du chapitre III

141

Taxonomie bactérienne

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