MICROBIOLOGIE DE L’EAU Microbiologie de l’eau Relations entre le microorganismes et Peau I- GENERALITES -Planète terre recouverte d’eau pour les 7/1 Oème de sa surface. L’hydrosphère comprend les océans, les glaciers, les lacs, les fleuves, les nappes s -Microbiologie -Microbes -Sciences des différe microbes Remarques ; tmosphériques. p g Le pouvoir de séparation de l’œil étant estimé à 100 pm ? une distance de 25 centimètres. En dessous de cette taille qu’un être est considéré comme étant microscopique. 31/10/2014 4 -Les microbes sont présents partout dans notre nvironnement (air, sol eau…. nutritives). -doivent synthétiser leurs molécules et leurs enzymes au fur et à mesure de leurs besoins. doivent digérer les grosses molécules alimentaires ? l’extérieur des cellules (exo-enzymes) -La vitesse à laquelle entrent et sortent les nutriments et les déchets est inversement proportionnelle à la taille 2)Formes et modes de groupement variés : résistances variées 3-Structure de la cellule bactérienne -Eléments obligatoires (constants) (paroi, membrane cytoplasmique, cytoplasme, ribosomes, chromosome bactérien, inclusions) Eléments facultatifs (inconstants) (capsule, flagelle, pili, plasmide, spore, chromotophores, inclusions spécifiques) Chromosome Pilus sexuel Pilus commun 10 4-Reproduction des bactéries : division binaire ou scissiparité Mésosome 22 plusieurs milliers d’années pour certaines espèces de Bacillus. But de la sporulation : échapper à la mort (protéger le matériel génétique et arrêter toutes les réactions biochirmques de la bactérie en attendant que les conditions redeviennent favorables) -Mécanismes de résistances à la chaleur $Présence de plusieurs enveloppes chez la spore Exosporium de nature polysaccharidique *Tuniques sporales de nature protéique mais riches en liaisons disulfures (S-S) *Cortex riche en dipicolinate de calcium *Membrane cytoplasmique $déshydratation de la spore La thermo-résistance est très variable selon les espèces et parfois selon les souches d’une même espèce, selon l’âge des cultures et selon les conditions de culture.
Espèces D 120 Clostridium tetani 5 Bacillus subtilis 5à10 mn dans des conditions optimales; l’effectif de la population se multiplie par 8 en une heure Saccharomyces cerevisiae (levure) a besoin pour se iviser de 100 mn; l’effectif de la population se multiplie par 1,6 en une heure F-LES VIRUS -Structure encore plus Simple que les bactéries -Parasites obligatoires II- LES BACTERIES DU SYSTÈME AQUATIQUE La flore microbienne des eaux est très variée. -Elle comprend des bactéries, des champignons, des protozoaires, des algues, des virus. -Les bactéries sont les représentants les plus importants quantitativement. es bactéries, avec les autres micro-organismes : -colonisent tous les écosystèmes -se nourrissent et rejettent des déchets et sont donc à l’origine de transformations chimiques ondamentales (cycles bio-géochimiques). -participent à l’équilibre biologique existant à la surface de la terre Les micro-organismes aquatiques .
Dans de nombreux milieux aquatiques règnent des conditions extrêmes de température, de pression, de salinité, de pH, ou de concentrations en éléments nutritifs Dans ces milieux vivent néanmoins des micro-organismes, dits extrêmophiles, qui différent des t pes classiques par leurs structures et leur ph 4 22 d’ATP grâce à I »énergie lumineuse) La photosynthèse bactérienne diffère de celle des végétaux : Principales caractéristiques de la hotosynthèse chez les bactéries -Les pigments chez les bactéries sont différents -Appareils photosynthétiques de structures différentes -Ne libère jamais de l’oxygène -Donneurs d’électrons (jamais de l’eau comme chez les plantes) . ?? Composé minéral : hydrogène, soufre (photo-lithotrophes) organismes capables de se développer dans un milieu purement minéral • composé organique : sucres, acides, hydrocarbures… (photo-organotrophes) Exemples de bactéries photosynthétiques -bactéries photo-lithotrophes : bactéries sulfureuses (donneur d’électrons : le soufre ou dérivés soufrés ) bactéries sulfureuses pourpres (Thiorhodaceae) *bactéries sulfureuses vertes (Chlorobacteriaceae) petit groupe de bactéries mais qui jouent un rôle important dans le sol et l’eau (interviennent au cours des cycles de la matière vivante ) -bactéries photo-organotrophes : bactéries non sulfureuses pourpres (Athiorhodaceae) (donneur d’électrons : un composé organique) bactéries des eaux riches en matière organique… b-Production d’énergie pa s 2 on parle de respiration aérobie. -Lorsque l’accepteur final des e- est une molécule organique, on parle de fermentation. Lorsque l’accepteur final est un composé minéral oxygéné (nitrates, sulfates, carbonates, etc. ), on parle de respiration anaérobie. -La respiration aérobie : -Le donneur des e- est un composé organique, -L’accepteur des e- est l’oxygène. -Pseudomonas (plus de 80 composés organiques), -Diplococcus glycinophilus (seulement le glycocolle). -La glycolyse, dégradation du glucose en pyruvate : l’énergie libérée est stockée sous forme d’ATP et de NADH ( nicotinamide adénine dinucléotide réduite). L’oxydation du pyruvate produisant de l’acétyl-CoA et du CO 2 : l’énergie libérée est stockée sous forme de NADH , Le cycle de Krebs : l’acétyl-CoA est dégradé en C02 ; l’énergie libérée est stockée sous forme d’ATP, de NADH et de FADH2 (flavine adénine dinucléotide réduite) , Lors de la respiration aérobie, les électrons arrachés à la molécule du glucose sont transférés aux cofacteurs NADH + H+ (ou plus rarement aux cofacteurs NADPH + H+) qui les transfèrent au dioxygène ? l’aide de transporteurs de la chaine respiratoire -La chaîne respiratoire -Oxydation de NADH et de FADH2. Les électrons libérés généèrent une force proton-motrice). 6 2 aérobies, sont incapables de réaliser a dégradation totale (accumulation d’acides intermédiaires comme l’acide fumarique, l’acide citrique, l’acide oxalique et surtout l’acide acétique). Exemple : Les bactéries acétiques (Acetomonas et Acetobacter), utilisées pour la fabrication du vinaigre. La fermentation -L’accepteur des e- est un composé organique Dans le cas de la fermentation, les électrons lors de la glycolyse sont transférés à des composés comme le pyruvate entraînant la formation d’acide lactique ou de l’éthanol suivant les organismes et les conditions de cultures. Dans le cas de la fermentation éthanolique (ou alcoolique), la éaction dégage de l’éthanol On distingue plusieurs types de réactions de fermentation suivant la nature des produits formés : -Dans le cas de la fermentation alcoolique, le produit est l’éthanol (panification, boissons alcoolisées) C6H1206 2ADP+2 Pi 2C2H50H + 2C02+ 2ATP Dans le cas de la fermentation La fermentation homolactique le produit formé est de l’acide lactique (muscle, yaourt) C6H1206 + 2ADP+ 2 Pi 2C3H603+ 2ATP composés organiques (sucres, alcool, acide acétique, acide lactique. )Source d’azote : Synthèse des protéines (10% du poids sec), des bases azotées des nucléotides )Source minérale -Azote atmosphérique utilisé par quelques bactéries (Rhizobium) -Nitrites par les Nitrobacter (sol et eau) -Nitrates par les Nitrosomonas (sol et eau) -Ammoniac par de nombreuses espèces b)Source organique : NH2 des acides aminés 4)Source de Soufre : -Le soufre est utilisé pour la synthèse de certains acides aminés (méthionine, cystéine) -Le soufre Incorporé surtout sous forme de sulfate (bactéries du sol et de l’eau ou de composés organiques (la majorité des bactéries) 5)Source de Phosphore : -Synthèse des acides nucléiques , de nombreux o-enzymes et de l’ATP- -Incorporé surtout sous forme de phosphate inorganique. 6)Autres éléments minéraux : -Certains jouent un rôle surtout dans l’équilibre physicochimique des bactéries (Na, K, Mg et Cl) -D’autres appelés oligoéléments, indispensables en quantité infimes (apportés sous forme de traces), jouent un rôle de co-facteurs ou d’activateurs enzymatiques 7)Facteurs de croissance : (Substances indispensables à la croissance mais la bactérie est incapable de les synthétis vulgaricus) B-FACTEURS PHYSIQUES : es facteurs physiques de l’environnement peuvent favoriser, hiber, ou empêcher les bactéries de se multiplier. )La température (influence profondément le métabolisme t la multiplication des bactéries) bactéries mésophiles (to optimale se situe entre (20-400C)) ces bactéries représentent la majorité des bactéries (pathogènes, aprophytes de l’environnement et commensales des animaux t des végétaux) -bactéries psychrophes (to optimale se situe entre (O et 1 SOC)) Très répandues dans les milieux naturels comme les eaux (surtout des bacilles Gram négatifs, asporulés comme Pseudomonas, Cytophaga, Flavobactérium, Acinetobacter, Aeromonas) bactéries thermophiles (ta optimale se situe entre (45 et 650C) (Bacillus et Clostridium rencontrés dans les eaux, le sol et l’air) Cette classification n’a pas de limites strictes.
Certains mésophiles peuvent être des thermophiles facultatifs et inversement 2)Le PH -Moisissures et levures préfèrent un pH acide (pH 3 à 6) mais résistent à une gamme de pH plus large (2-11) -La majorité des bactéries préfèrent un pH neutre ou légèrement alcalin (PH 7 à 7,5) *Certaines bactéries préfèrent des pH franchement acides (Thiobacillus thiooxydans (pH=2) mais peuvent continuer ? se développer à pH=0 (solution normale d’acide sulfurique) *Quelques bactéries préfè anchement alcalins l’intérieur de la cellule bactérienne) -milieu hypotonique (concentration du milieu est inférieur à celle de la cellule bactérienne). -milieu hypertonique (concentration du milieu est supérieure ? elle de la cellule bactérienne). III-PHENOMENE D’ADHESION : Dans les milieux naturels comme l’eau, les microorganismes ‘libres’ sont rares. La plupart des microorganismes sont en effet fixés . soit sur des supports organiques (phytoplancton, zooplancton, végétaux, animaux… ) soit sur des supports inorganiques (rochers, cailloux… ). Quelques bactéries peuvent fabriquer de fines couches externes de polysaccharides : *barrière de protection contre l’environnement externe. *réserves nutritives *facilitent l’attachement aux surfaces et la formation de biofilms. (constituer des associations, des communautés parfaitement organisées et profitables à chacun des participants. -Quand la couche de polysaccharides est compacte, c’est une capsule. Bactéries capsulées : Klebsiella, Bacillus anthracis, Streptococcus pneumoniae. -Quand la couche est diffuse on arle de 0 2
