English German Espagnol Portugese Chinese Japanese Arab Rusian Italian Norvegian Dutch Hebrew Polish Turkish Hindi
Accueil du site > 02 - Livre Deux : SCIENCES > Développement et génétique > La vie, c’est des bactéries, des bactéries et des bactéries et aussi... des (...)

La vie, c’est des bactéries, des bactéries et des bactéries et aussi... des organismes pour accueillir des bactéries !

dimanche 27 mai 2012, par Robert Paris

Les bactéries ont, pour nous, une très grande importance matérielle et aussi ... philosophique. Matérielle parce que nombre de nos fonctionnements, comme nos intestins ou nos dents, ne fonctionneraient pas sans les bactéries. Philosophique parce que ces tout petits êtres changent notre vision sur la vie, sur sa naissance, sur son développement. Et d’abord, ils changent notre conception de l’histoire du vivant puisqu’ils n’ont nullement connu une histoire continue et graduelle et que chacun d’eux est très loin de développer une histoire stable, étant, au contraire sujets à des changements brutaux de mode de vie... Ce sont d’autre part les bactéries qui ont mené à l’une des lus grandes discontinuités de l’histoire du vivant : le passage des procaryotes aux eurcaryotes.. et des êtres du type de la bactérie aux êtres composés d’un grand nombre de cellules spécialisées et organisées pour constituer des organes pour des fonctions spécifiques !

« Comme le disait le célèbre évolutionniste Stephen Jay Gould, les bactéries sont de loin les organismes ayant le plus de succès sur la terre, adaptés à tout, vivant dans toutes sortes de conditions horribles, jusqu’aux eaux bouillantes des geysers. »

Miroslav Radman dans sa conférence pour l’Université de tous les savoirs

Stephen Jay Gould dans « Le livre de la vie » :

« Nous avons tendance à considérer que les êtres vivants sont soit des animaux, soit des plantes. Cependant, il s’agit là des modes de vie des êtres vivants appelés eurcaryotes. Les procaryotes comme les bactéries ont un répertoire bien plus varié, y compris l’utilisation de composés chimiques nocifs ou même mortels pour les eucaryotes. En ne prenant en compte que les êtres vivants au dessus d’une certaine taille, nous passons à côté de pans entiers de la diversité de la vie, parce que nous sommes nous-mêmes de grande taille, d’une taille plus grande que la plupart des autres êtres vivants, mis à part le petit nombre d’espèces que nous mettons dans nos zoos ou que nous apercevons au cours d’expéditions d’observation des baleines.

Si nous regardons mieux, nous constatons que chacun de nous est un écosystème mettant en jeu de petits organismes discrets : il s’agit soit de nuisibles tels des acariens ou des microchampignons résidant dans la peau, soit d’hôtes fondamentalement utiles. Dans nos intestins se trouvent des bactéries dont le nombre dépasse celui des cellules qui nous ont propres. Les plantes sont également dépendantes d’autres bactéries capables de capter l’azote et de leur transmettre pour qu’elles puissent assurer la synthèse de leurs protéines. La division du monde vivant en plantes et animaux relève d’un mode grossier de classification employé par l’esprit humain, qui convient assez bien pour décrire des formes variées et des comportements classiques, mais ne peut guère aider à comprendre comment la vie est née à la surface de la planète, ni de quoi se nourrissaient les premiers êtres vivants.

Sur la base de définitions relatives à la machinerie cellulaire fondamentale, nous distinguons actuellement trois types fondamentaux d’êtres vivants. Le premier correspond aux archéobactéries, ce qui signifie anciennes bactéries. Le nombre d’espèces qui en survivent aujourd’hui est restreint. Elles sont apparues à l’époque où la terre n’avait pas du tout l’aspect que nous lui connaissons aujourd’hui et vivent actuellement dans des milieux où règnent des conditions extrêmes : il s’agit soit de sources chaudes où la température ne descend jamais en dessous de 55°C ; soit de marais salants où la salinité est quatre fois plus forte que celle de l’océan ; soit des intestins des bovidés, ou des nôtres, d’ailleurs.

Le deuxième type correspond aux eubactéries qui comprennent des milliers d’espèces menant toutes sortes de modes de vie : certaines pratiquent la fermentation ; d’autres la fixation de l’azote ; d’autres encore exploitent les sulfures ou libèrent de l’oxygène, ou participent au recyclage de toutes sortes de molécules fondamentales.

Les archéobactéries et les eubactéries sont des procaryotes ainsi appelés parce que leur ADN flotte librement au sein de la cellule.

La troisième catégorie du monde vivant est constituée par les eucaryotes : ceux-ci développent leur matériel génétique dans un noyau délimité par une membrane au sein de la cellule. Ils comprennent tous ceux que nous considérons comme « organismes supérieurs », y compris nous-mêmes. »

Qui sont les bactéries

Les bactéries sont des êtres vivants unicellulaires de la taille du micromètre, observées pour la première fois par Antoine Van Leeuwenhoek en 1638.

Malgré leur petite taille, il s’agit d’êtres extrêmement complexes. Ce sont les plus abondants et les plus vieux organismes vivant sur terre et capables de parasiter d’autres organismes et ainsi devenir pathogènes.

Ces bactéries peuvent être classifiées en deux groupes distincts selon l’épaisseur de leur paroi. Cette méthode de classification a été mise au point par le chercheur danois Hans Christian Joachim Gram. Grâce à cette classification nous comprenons mieux le fonctionnement des bactéries et nous pouvons donc mieux les combattre grâce aux antibiotiques.

Le premier antibiotique, la pénicilline, a été découvert par Alexander Flemming en 1928.

Depuis de nombreux antibiotiques naturels ont été découverts et d’autres ont été créés de toute pièce.

Ils sont classifiés en 4 catégories qui ont des modes d’actions différents.

Les antibiogrammes permettent alors de choisir l’antibiotique le plus adapté à éliminer ou à rendre inoffensive la bactérie.

Les mutations bactériennes permettent aux bactéries de lutter contre les différents antibiotiques en s’adaptant à de très nombreux milieux.

Si la découverte des antibiotiques a été l’un des triomphes de la médecine et a permis de sauver d’innombrables vies humaines, l’utilisation abondante et parfois abusive d’antibiotiques en médecine et dans l’alimentation animale ont conduit à l’antibio-résistance, voire à la multi-résistance aux antibiotiques.

Elles ont permis aux bactéries de développer une parade à chaque type d’antibiotique, plus ou moins performante, notamment par sélection naturelle, puisque les antibiotiques éliminent les bactéries sensibles et favorisent les bactéries mutantes qui leur résistent.

Ainsi, le nombre d’antibiotiques efficaces commence à manquer. C’est pour cela que les chercheurs sont en train de développer de nouvelles techniques afin de lutter contre ces bactéries multi-résistantes.

Nous pouvons espérer qu’à terme, des traitements d’un nouveau genre viendront compléter, voir remplaceront les antibiotiques actuels. Mais pour cela il faudrait encore que les entreprises de recherche et de développement d’antibiotiques s’investissent car les besoins cliniques de nouveaux antibiotiques ont atteint un niveau critique.

La plupart des microorganismes sont chimiotrophes : les réactions énergétiques sont essentiellement des réactions d’oxydoréduction couplées jusqu’à un accepteur final d’hydrogène. Si l’accepteur final est l’oxygène, on parle de respiration, si c’est une molécule organique, on parle de fermentation, si c’est un composé minéral oxygéné (nitrates, sulfates, carbonates, etc.), on parle de respiration anaérobie.

Quelques exemples de bactéries chimiotrophes :

Les bactéries lithotrophes aérobies : l’accepteur final d’hydrogène est l’oxygène. Leur seule source de carbone est le dioxyde de carbone. Ce sont généralement des bactéries vivant dans les sols et beaucoup d’entre elles jouent un rôle fondamental dans les cycles biogéochimiques fondamentaux.

Les bactéries nitrifiantes : strictement aérobies vivent dans les couches superficielles des sols meubles et dans les eaux. Les Nitrosomonas oxydent l’azote ammoniacal en nitrites. Les Nitrobacter oxydent les nitrites en nitrates.

Les bactéries oxydant le soufre : représentées par deux groupes dont les Thiobacillus, petits bacilles Gram négatifs, pouvant supporter des pH extrêmement acides. Elles oxydent les différentes formes de soufre réduit (sulfures, hydrogène sulfuré, etc.) et produisent des sulfates.

Les bactéries du fer et du manganèse : oxydent le fer ferreux en fer ferrique. Elles appartiennent, par exemple, aux groupes des bactéries filamenteuses engainées (Sphaerotilus, Leptothrix). Les Sphaerotilus se rencontrent dans les stations d’épuration, elles participent au traitement des boues activées. Leur prolifération peut gêner la sédimentation des boues. Les Gallionella se rencontrent dans les canalisations d’eau potable et peuvent former des masses gélatineuses capables d’obstruer les canalisations.

Les bactéries lithotrophes anaérobies : l’accepteur d’électrons chez ces bactéries n’est pas l’oxygène, mais des nitrates, carbonates, sulfates, etc. Les donneurs d’électrons sont l’hydrogène sulfuré, les sulfures, les thiosulfates, voire l’hydrogène lui-même.

Beaucoup de bactéries réduisent les nitrates en nitrites. C’est le cas de E. coli, de Pseudomonas et de nombreux Bacillus. Mais la dénitrification complète n’est réalisée que par quelques espèces comme Thiobacillus denitrificans.

Desulfovibrio desulfuricans est une bactérie capable de réduire les sulfates en sulfures, puis en hydrogène sulfuré. On la trouve dans les sols, les vases, sous les pierres : la présence en est attestée par un dépôt de sulfure de fer noir et une odeur d’H2S.

Les bactéries dites méthanogènes produisent du méthane à partir des carbonates, exemple : Methanobacterium, Methanococcus…

Les bactéries organotrophes aérobies : le donneur d’hydrogène est un composé organique, l’accepteur, l’oxygène. Certaines bactéries sont capables d’oxyder une très grande variété de composés organiques comme Pseudomonas qui peut réaliser l’oxydation de plus de 80 composés. Le produit final de l’oxydation des composés organiques est le dioxyde de carbone. Toutefois, certaines bactéries sont incapables d’aller jusqu’à ce terme et différents acides intermédiaires s’accumulent. Certaines sont utilisées dans l’alimentation humaine, voir ci-dessus.

Les bactéries organotrophes anaérobies : l’accepteur final d’électrons est un nitrate, sulfate ou carbonate. La plupart des lithotrophes anaérobies décrites sont capables d’oxyder des composés organiques (méthanogènes).

Les bactéries de la fermentation sont souvent utilisées par l’homme (voir ci-dessus) : l’accepteur final d’hydrogène est un composé organique.
— La fermentation homolactique : Streptococcus, Lactobacillus et Bacillus.

— La fermentation hétérolactique : Lactobacillus.

— La fermentation propionique : Propionibacterium etc...

Au début, il y a eu les bactéries...

Stephen Jay Gould dans « Le pouce du panda » :

« Dans son chef d’œuvre « Croissance et forme », D’Arcy Thomson termine ainsi son chapitre « Sur la grandeur » :

« La vie couvre un éventail de grandeur très étroit si on le compare à celui dont traite la science physique ; mais assez large cependant pour renfermer trois situations aussi éloignées l’une de l’autre que celles dans lesquelles un homme, un insecte et une bactérie vivent et remplissent leurs fonctions. L’homme est soumis à la pesanteur (…) Un insecte aquatique vit à la surface de l’étang (et la tension superficielle est plus forte que la pesanteur) (…) Dans le troisième monde où vit la bactérie, la pesanteur est oubliée et la viscosité du liquide, la résistance définie par la loi de Stokes, les chocs moléculaires du mouvement brownien et, sans doute, également les charges électriques du milieu ionisé composent l’environnement physique et exercent une influence puissante et immédiate sur l’organisme. Les facteurs prédominants ne sont plus ceux qui agissent à notre échelle ; nous sommes parvenus au bord d’un univers dont nous n’avons aucune expérience et où toutes nos idées préconçues doivent être révisées. » (…)

La vie est apparue peu après la formation de la Terre ; puis elle a marqué un long palier de trois milliards d’années, c’est-à-dire peut-être les cinq sixièmes de son histoire. Pendant cette énorme période, la vie est restée au niveau procaryote : des organismes monocellulaires, bactéries ou algues bleu-vert, dépourvus des structures internes (noyau, mitochondries et autres) qui rendent la sexualité et le métabolisme complexe possibles. Puis, il y a environ six cent millions d’années, toutes les principales formes de vie apparurent dans les fossiles que nous connaissons, et cela en quelques millions d’années. C’est l’explosion du Cambrien.

Les bactéries ont longtemps été les seules

Fonctionnement des bactéries

On pourrait croire que la ténacité des bactéries proviendrait d’une grande fixité. C’est presque exactement le contraire.

Les bactéries ont une résistance qui provient de leur fonctionnement dialectiquement contradictoire.

On connait la grande résistance des bactéries à toutes sortes d’agression. Par exemple, la « bactérie du corned-beef » découverte en 1956 dans des conserves de viande stérilisées à coups de rayons gamma est une coriace capable de résister à des radiations 10 000 fois supérieures à la dose mortelle chez l’homme. Quel est le secret de la bactérie du corned-beef ?« A partir d’un état de mort clinique, elle ressuscite en s’autoréparant grâce à un jeu de deux copies de son génome. Si vous avez sous la main plusieurs puzzles identiques avec des pièces manquantes, vous pouvez en les utilisant tous en faire un qui soit complet. La difficulté est de remettre en ordre des centaines de fragments d’un génome pulvérisé par la radiation, ce que Deinococcus radiodurans parvient à faire en trois ou quatre heures », explique le biologiste Radman en mimant l’opération de ses mains.

L’édition du 4 novembre de la revue scientifique Nature expose une recherche de l’équipe de Laval, dirigée par Sylvain Moineau la compagnie Danisco ainsi qu’avec des chercheurs de France et des États-Unis. La recherche visait à exposer un des mécanismes par lesquels les bactéries résistent aux attaques. L’équipe a pu démontrer comment ce mécanisme immunitaire, appelé CRISPR/Cas, permet de « couper » des segments d’ADN du virus, puis de les intégrer à des endroits bien précis dans le bagage génétique de la bactérie, ce qui la protège contre de futures invasions. Un mécanisme qui n’est pas sans rappeler notre propre système immunitaire.

L’inhibition peut protéger des bactéries résistantes. L’une des inquiétudes récentes est l’augmentation des cas de bactéries résistantes aux antibiotiques. L’équipe de Terry Roemer a montré qu’il existait un moyen de rendre à nouveau actifs les antibiotiques en donnant aux bactéries une molécule qui inhibe un gène de la bactérie. Cela a été vérifié sur des souris infectées par un staphylocoque doré résistant à la méticilline.

Du nouveau concernant les bactéries

Les bactéries de l’homme

Chez l’être humain, il a été calculé que 10 puissance 12 (soit un suivi de 12 zéros) bactéries colonisent la peau, 10 puissance 10 bactéries colonisent la bouche et 10 puissance 14 bactéries habitent dans l’intestin, ce qui fait qu’il y a dix fois plus de cellules bactériennes que de cellules humaines dans le corps humain. La plupart de ces bactéries sont inoffensives ou bénéfiques pour l’organisme. Il existe cependant de nombreuses espèces pathogènes à l’origine de beaucoup de maladies infectieuses comme le choléra, la syphilis, la peste, l’anthrax, la tuberculose.

85% des gènes bactériens portés par la population humaine étudiée ont été séquencés. Ceux-ci représentent environ 3,3 millions de gènes bactériens. Autrement dit, ce métagénome est 150 fois plus important que le génome humain. Relativement complet, il inclut la très grande majorité des gènes détectés précédemment par des études de moindre ampleur chez 13 individus d’origine japonaise et 18 d’origine américaine. Sur la totalité des gènes séquencés, 536.000 sont retrouvés chez chaque individu. Environ 40% d’entre eux sont présents chez au moins un individu sur deux. Une analyse plus fine de ce métagénome a permis de déduire que les gènes séquencés proviennent d’un millier d’espèces bactériennes intestinales. Au moins 170 d’entre elles sont abritées par chaque individu et au moins 75 sont présentes chez plus d’un individu sur deux.

Des résultats qui, globalement, démontrent que les hommes sont relativement semblables de point de vue de la composition de leur flore bactérienne intestinale.

Certaines bactéries sont indispensables à l’homme et d’autres sont nuisibles comme celles qui suivent :

La suite

Répondre à cet article

SPIP | squelette | | Plan du site | Suivre la vie du site RSS 2.0