Que sont les bactéries?
Les bactéries sont des organismes unicellulaires microscopiques qui se développent dans divers environnements. Ces organismes peuvent vivre dans le sol, l’océan et à l’intérieur de l’intestin humain.
La relation des humains avec les bactéries est complexe. Parfois, les bactéries nous prêtent main forte, par exemple en faisant cailler le lait pour en faire du yaourt ou en nous aidant à digérer. Dans d’autres cas, les bactéries sont destructrices, provoquant des maladies comme la pneumonie et le staphylocoque doré résistant à la méthicilline (SARM).
Structure
Les bactéries (au singulier : bactérie) sont classées parmi les procaryotes, qui sont des organismes unicellulaires dotés d’une structure interne simple, dépourvue de noyau, et contenant de l’ADN qui flotte librement dans une masse filiforme et torsadée appelée nucléoïde, ou dans des morceaux circulaires séparés appelés plasmides. Les ribosomes sont les unités sphériques de la cellule bactérienne où les protéines sont assemblées à partir d’acides aminés individuels en utilisant les informations codées dans l’ARN ribosomal.
Les cellules bactériennes sont généralement entourées de deux enveloppes protectrices : une paroi cellulaire externe et une membrane cellulaire interne. Certaines bactéries, comme les mycoplasmes, n’ont pas du tout de paroi cellulaire. Certaines bactéries peuvent même posséder une troisième couche protectrice, la plus externe, appelée capsule. Des extensions en forme de fouet recouvrent souvent la surface des bactéries – les longues appelées flagelles ou les courtes appelées pili – qui aident les bactéries à se déplacer et à se fixer à un hôte.
Classification
On utilise quelques critères différents pour classer les bactéries. Les organismes peuvent être distingués par la nature de leurs parois cellulaires, par leur forme ou par des différences dans leur patrimoine génétique.
La coloration de Gram est un test utilisé pour identifier les bactéries par la composition de leurs parois cellulaires, du nom de Hans Christian Gram, qui a développé cette technique en 1884. Le test colore les bactéries à Gram positif, c’est-à-dire les bactéries qui ne possèdent pas de membrane externe. Les bactéries gram-négatives ne sont pas colorées. Par exemple, Streptococcus pneumoniae (S. pneumoniae), qui provoque la pneumonie, est une bactérie à Gram positif, mais Escherichia coli (E. coli) et Vibrio cholerae, qui provoque le choléra, sont des bactéries à Gram négatif.
Il existe trois formes bactériennes de base : Les bactéries rondes appelées cocci (singulier : coccus), celles cylindriques, en forme de capsule, appelées bacilles (singulier : bacillus) ; et les bactéries en spirale, appelées à juste titre spirilles (singulier : spirillum). Les formes et les configurations des bactéries se reflètent souvent dans leurs noms. Par exemple, les Lactobacillus acidophilus, qui provoquent le caillage du lait, sont des bacilles, et les S. pneumoniae, responsables de la pneumonie, sont une chaîne de cocci. Certaines bactéries prennent d’autres formes, comme la tige, le carré ou l’étoile.
Reproduction
La plupart des bactéries se multiplient par un processus appelé fission binaire, selon le Collège des sciences de l’agriculture et de la vie de l’Université Cornell. Dans ce processus, une seule cellule bactérienne, appelée « parent », fait une copie de son ADN et grossit en doublant son contenu cellulaire. La cellule se divise ensuite, repoussant le matériel dupliqué et créant deux cellules « filles » identiques.
Certaines espèces bactériennes, comme les cyanobactéries et les firmicutes, se reproduisent par bourgeonnement. Dans ce cas, la cellule fille se développe comme une ramification de la cellule mère. Elle commence comme un petit nœud, grandit jusqu’à ce qu’elle ait la même taille que son parent, et se sépare.
L’ADN que l’on trouve chez les parents et la progéniture après une fission binaire ou un bourgeonnement est exactement le même. Par conséquent, les cellules bactériennes introduisent des variations dans leur matériel génétique en intégrant de l’ADN supplémentaire, souvent issu de leur environnement, dans leur génome. C’est ce que l’on appelle le transfert horizontal de gènes ; la variation génétique qui en résulte garantit que les bactéries peuvent s’adapter et survivre à mesure que leur environnement change.
Il existe trois façons dont le transfert horizontal de gènes se produit : la transformation, la transduction et la conjugaison.
La transformation est le processus le plus courant de transfert horizontal de gènes et se produit lorsque de courts fragments d’ADN sont échangés entre donneurs et receveurs. La transduction, qui ne se produit généralement qu’entre des bactéries étroitement apparentées, nécessite que le donneur et le receveur transfèrent l’ADN en partageant des récepteurs de surface cellulaire. La conjugaison nécessite un contact physique entre les parois cellulaires des bactéries ; l’ADN est transféré de la cellule du donneur à celle du receveur. Grâce à la conjugaison, une cellule bactérienne peut transférer de l’ADN à des cellules eucaryotes (organismes pluricellulaires). La conjugaison facilite la propagation des gènes de résistance aux antibiotiques.
Les bactéries dans la santé humaine et les maladies
Les bactéries peuvent être bénéfiques comme nuisibles à la santé humaine. Les bactéries commensales, ou « amies », partagent l’espace et les ressources dans notre corps et ont tendance à être utiles. Il y a environ 10 fois plus de cellules microbiennes que de cellules humaines dans notre corps ; le plus grand nombre d’espèces microbiennes se trouve dans l’intestin, selon l’article publié en 2012 par le microbiologiste David A. Relman dans Nature.
L’intestin humain est un cadre confortable pour les bactéries, avec beaucoup de nutriments disponibles pour leur subsistance. Dans un article de synthèse publié en 2014 dans l’American Journal of Gastroenterology, les auteurs mentionnent que les bactéries intestinales et d’autres micro-organismes, tels que les souches utiles d’E.coli et de Streptococcus, facilitent la digestion, évitent la colonisation par des agents pathogènes nuisibles et contribuent au développement du système immunitaire. En outre, la perturbation des bactéries intestinales a été liée à certaines maladies. Par exemple, les patients atteints de la maladie de Crohn ont une réponse immunitaire accrue contre les bactéries intestinales, selon une revue publiée en 2003 dans la revue The Lancet.
D’autres bactéries peuvent provoquer des infections. Plusieurs bactéries – allant de ce qu’on appelle les streptocoques du groupe A, Clostridium perfringens (C. perfringens), E. coli et S. aureus peuvent causer une infection rare mais grave des tissus mous appelée fasciite nécrosante (parfois appelée bactérie mangeuse de chair). Selon les Centers for Disease Control and Prevention (CDC), cette infection affecte les tissus entourant les muscles, les nerfs, la graisse et les vaisseaux sanguins ; elle peut être traitée, surtout lorsqu’elle est détectée tôt.
Résistance aux antibiotiques
Les antibiotiques sont généralement utilisés pour traiter les infections bactériennes. Cependant, ces dernières années, l’utilisation inappropriée et inutile des antibiotiques a favorisé la propagation de plusieurs souches de bactéries résistantes aux antibiotiques.
En cas de résistance aux antibiotiques, les bactéries infectieuses ne sont plus sensibles aux antibiotiques précédemment efficaces. Selon le CDC, au moins 2 millions de personnes aux États-Unis sont infectées par des bactéries résistantes aux antibiotiques chaque année, entraînant la mort d’au moins 23 000 personnes.
« À peu près toutes les infections auxquelles vous pouvez penser maintenant ont été identifiées comme étant associées à un certain niveau de résistance », a déclaré le Dr Christopher Crnich, médecin spécialiste des maladies infectieuses et épidémiologiste hospitalier aux hôpitaux de l’Université du Wisconsin et à l’hôpital des anciens combattants de Madison. « Il y a très peu d’infections que nous traitons aujourd’hui pour lesquelles les infections causées par des bactéries résistantes ne constituent pas une préoccupation clinique. »
Le SARM, par exemple, est l’une des souches bactériennes résistantes aux antibiotiques les plus notoires ; elle résiste à la méthicilline et à d’autres antibiotiques utilisés pour traiter les infections à Staphylocoque, qui sont acquises principalement par contact avec la peau. Les infections à SARM surviennent dans les établissements de soins de santé tels que les hôpitaux et les maisons de retraite, où elles peuvent entraîner des pneumonies ou des infections sanguines. Le SARM se propage également dans la communauté, en particulier dans les situations où il y a beaucoup de peau exposée, d’autres contacts physiques et l’utilisation de matériel partagé – par exemple, chez les athlètes, dans les salons de tatouage, dans les crèches et les écoles. Le SARM d’origine communautaire provoque le plus souvent de graves infections cutanées.
Une facette importante de la lutte contre la résistance aux antibiotiques consiste à faire attention à leur utilisation. « Il est si important pour nous d’utiliser les antibiotiques de manière intelligente », a déclaré Crnich à LiveScience. « Vous ne voulez utiliser un antibiotique que lorsque vous avez une infection bactérienne claire et nette. »
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