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
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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
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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
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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
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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.
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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
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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.
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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
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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
25
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
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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)
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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 ».
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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
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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.
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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
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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
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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
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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)
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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.
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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.
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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)
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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
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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).
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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.
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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.
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Les bactéries à Gram positif
Staphylococcus à coagulase positiveStreptococcusBacillus cereusClostridium perfringens et C. botulinumListeria
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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 …..
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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.
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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
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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 :
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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
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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.
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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.
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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
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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.
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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
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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
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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.
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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
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
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
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