Bactéries et spores

2. Endospores (Bacillus, Clostridium)


2.1 Sporulation (formation de l'endospore) et propriétés de dormance et de résistance des spores

Dans le monde des bactéries, l'usage est d'utiliser le terme d'endospore pour les spores qui peuvent se différencier chez certains genres de bactéries Gram positives à GC % faible (les fameux firmicutes, phylum B XIII). En réponse à une carence, une endospore se forme à l'intérieur d'une autre cellule à la suite d'une division et d'un processus de différenciation. La spore différenciée vit désormais en état de dormance jusqu'à sa germination et son développement en cellule végétative active. De nombreuses espèces des genres Bacillus et Clostridium sont connues pour leurs capacités à former des endospores.

Le mot état de dormance signifie que les réactions chimiques sont arrêtées (ou presque) dans la spore alors que la capacité à germer lors du retour à des conditions favorables est préservée. Là est d'ailleurs l'origine de la capacité à perdurer dans le temps des spores.

Les endospores sont extrêmement résistante aux températures élevées, même en conditions humides, à la dessiccation, aux radiations, aux pH extrêmes.

Voici un peu de vocabulaire concernant la structure d'une endospore :
• Core : cytoplasme en dormance, déshydraté. Une molécule particulière, le dipicolinate de calcium est retrouvé très concentré dans le core de l'endospore : il remplace l'eau et participe ainsi à la dormance en état déshydraté protecteur des effets de la chaleur (sèche ou humide). L'ADN est protégé par des protéines spéciales (SASP, small acid-soluble proteins) et on a aussi pu montrer le rôle protecteur important du dipicolinate de calcium pour l'ADN. Là je renvoie à un article pour passionné du dipicolinate : http://jb.asm.org/cgi/reprint/188/11/3740.
• Cortex (entre les 2 membranes) : couches de peptidoglycane peu réticulé .
• Tunique : composée de plusieurs couches protéiques. Confère de la résistance aux agressions chimiques.
Et voici un lien vers un très bon schéma de structure de spore, dans un article de Setlow P, Germination of spores of Bacillus species: what we know and do not know, J Bacteriol. 2014 Apr;196(7):1297-305 http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3993344/figure/F1/

Acide dipicolinique (2,6-dicarboxypiridine) = spores-dipicolinique (1K)

spore-endospore (78K)

Cette image est un lien vers une image du "text book of microbiology", Wisconsin University, dans une page de Kenneth Todar, http://www.textbookofbacteriology.net/Bacillus_3.html

le schéma ci-dessous présente les étapes de formation d'une endospore à partir d'une cellule végétative.

spore-formationendospore (35K)

• Le lien suivant ouvre une page Kenneth Todar, University of Wisconsin, Department of Bacteriology, text book of bacteriology avec des images très intéressantes de spores de Bacillus et des étapes de leur formation : http://www.textbookofbacteriology.net/Bacillus_3.html

• Le lien suivant renvoie à un article assez complet expliquant la formation des endospores. La figure 1 est simple et intéressante. La suite est pour passionné(e) ou insomniaque ... http://mmbr.asm.org/cgi/content/full/68/2/234.

• Le lien suivant renvoie à un article intéressant sur la résistance thermiques des endospores de Bacillus stearothermophilus (un "must" en matière de résistance !) http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC203666/pdf/aem00119-0159.pdf.

• Et la page wikipedia concerant les spores n'est pas si mal en version anglaise ... http://en.wikipedia.org/wiki/Endospore.


2.2 Activation et germination (retour à la forme végétative)

Le retour à la vie végétative passe par l'activation et la germination. L'activation, par exemple un choc thermique, met la spore en conditions de germination en présence d'un milieu favorable. La germination montre une réhydratation et l'hydrolyse des tuniques et le retour à l'activité métabolique. La bactérie finalement réactivée pourra entrer en division pour donner des bactéries filles...

Voir Setlow P, Germination of spores of Bacillus species: what we know and do not know, J Bacteriol. 2014 Apr;196(7):1297-305 http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3993344/.

 

La tyndallisation est un procédé de stérilisation qui met en oeuvre la succession de cycles de chauffage modéré (classiquement 60 °C pendant 30 min) entrecoupés de retours à température ambiante (classiquement 24 heures). La température atteinte lors des phases de chauffage est suffisante pour détruire les formes végétatives et provoque l'activation des spores qui germeront lors de la phase à température ambiante suivante et les formes végétatives issues seront détruites lors du chauffage ultérieur... Cette technique tire son nom du scientifique John Tyndall.


2.3 Spores à activité insecticide

Et évidemment, il faut parler des spores à activité insectide des bactéries Bacillus thuringiensis. La page wikipedia en anglais propose une belle introduction, http://en.wikipedia.org/wiki/Bacillus_thuringiensis. Et un excellent papier venu du gouvernement Québécois est disponible en ligne à l'adresse http://www.mddep.gouv.qc.ca/pesticides/virus-nil/bti/chap3.htm.



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