Que sont les bactéries et que font-elles?
Les bactéries sont des organismes microscopiques unicellulaires qui existent par millions, dans tous les environnements, à la fois à l'intérieur et à l'extérieur des autres organismes.
Certaines bactéries sont nocives, mais la plupart ont un objectif utile. Ils supportent de nombreuses formes de vie, végétales et animales, et sont utilisés dans des processus industriels et médicinaux.
On pense que les bactéries ont été les premiers organismes à apparaître sur Terre, il y a environ 4 milliards d'années. Les fossiles les plus anciens connus sont des organismes ressemblant à des bactéries.
Les bactéries peuvent utiliser la plupart des composés organiques et certains composés inorganiques comme nourriture, et certains peuvent survivre à des conditions extrêmes.
Un intérêt croissant pour la fonction du microbiome intestinal jette un nouvel éclairage sur le rôle des bactéries dans la santé humaine.
Que sont les bactéries?
Les bactéries sont des organismes unicellulaires.
Les bactéries sont des organismes unicellulaires qui ne sont ni des plantes ni des animaux.
Ils mesurent généralement quelques micromètres de longueur et existent ensemble en communautés de plusieurs millions.
Un gramme de sol contient généralement environ 40 millions de cellules bactériennes. Un millilitre d'eau douce contient généralement environ un million de cellules bactériennes.
On estime que la terre contient au moins 5 millions de bactéries, et une grande partie de la biomasse terrestre serait constituée de bactéries.
Les types
Il existe de nombreux types de bactéries. Une façon de les classer est de les classer par forme. Il existe trois formes de base.
- Sphérique: Les bactéries en forme de boule sont appelées cocci, et une seule bactérie est un coccus. Les exemples incluent le groupe streptocoque, responsable de «l'angine streptococcique».
- En forme de bâtonnet: ils sont connus sous le nom de bacilles (bacille singulier). Certaines bactéries en forme de bâtonnet sont courbées. Ceux-ci sont connus sous le nom de vibrio. Des exemples de bactéries en forme de bâtonnet comprennent Bacillus anthracis (B. anthracis) ou de l'anthrax.
- Spirale: Ils sont connus sous le nom de spirilla (spirillus singulier). Si leur bobine est très serrée, ils sont connus sous le nom de spirochètes. La leptospirose, la maladie de Lyme et la syphilis sont causées par des bactéries de cette forme.
Il existe de nombreuses variantes au sein de chaque groupe de formes.
Structure
Les cellules bactériennes sont différentes des cellules végétales et animales. Les bactéries sont des procaryotes, ce qui signifie qu'elles n'ont pas de noyau.
Une cellule bactérienne comprend:
- Capsule: Une couche trouvée à l'extérieur de la paroi cellulaire dans certaines bactéries.
- Paroi cellulaire: couche constituée d'un polymère appelé peptidoglycane. La paroi cellulaire donne sa forme aux bactéries. Il est situé à l'extérieur de la membrane plasmique. La paroi cellulaire est plus épaisse chez certaines bactéries, appelées bactéries Gram positives.
- Membrane plasma: Trouvé dans la paroi cellulaire, cela génère de l'énergie et transporte des produits chimiques. La membrane est perméable, ce qui signifie que des substances peuvent la traverser.
- Cytoplasme: substance gélatineuse à l'intérieur de la membrane plasmique qui contient du matériel génétique et des ribosomes.
- ADN: Il contient toutes les instructions génétiques utilisées dans le développement et le fonctionnement de la bactérie. Il est situé à l'intérieur du cytoplasme.
- Ribosomes: C'est là que les protéines sont fabriquées ou synthétisées. Les ribosomes sont des particules complexes constituées de granules riches en ARN.
- Flagelle: Il est utilisé pour le mouvement, pour propulser certains types de bactéries. Certaines bactéries peuvent en avoir plusieurs.
- Pili: Ces appendices ressemblant à des poils à l'extérieur de la cellule lui permettent de coller aux surfaces et de transférer du matériel génétique vers d'autres cellules. Cela peut contribuer à la propagation de la maladie chez les humains.
Alimentation
Les bactéries se nourrissent de différentes manières.
Les bactéries hétérotrophes, ou hétérotrophes, obtiennent leur énergie en consommant du carbone organique. La plupart absorbent les matières organiques mortes, comme la chair en décomposition. Certaines de ces bactéries parasites tuent leur hôte, tandis que d'autres les aident.
Les bactéries autotrophes (ou simplement les autotrophes) fabriquent leur propre nourriture, soit par:
- la photosynthèse, en utilisant la lumière du soleil, l'eau et le dioxyde de carbone, ou
- chimiosynthèse, utilisant du dioxyde de carbone, de l'eau et des produits chimiques tels que l'ammoniac, l'azote, le soufre et autres
Les bactéries qui utilisent la photosynthèse sont appelées photoautotrophes. Certains types, par exemple les cyanobactéries, produisent de l'oxygène. Celles-ci ont probablement joué un rôle vital dans la création de l’oxygène dans l’atmosphère terrestre. D'autres, comme les héliobactéries, ne produisent pas d'oxygène.
Ceux qui utilisent la chimiosynthèse sont connus sous le nom de chimioautotrophes. Ces bactéries se trouvent généralement dans les évents océaniques et dans les racines des légumineuses, telles que la luzerne, le trèfle, les pois, les haricots, les lentilles et les arachides.
Où vivent-ils?
Les bactéries peuvent être trouvées dans le sol, l’eau, les plantes, les animaux, les déchets radioactifs, au plus profond de la croûte terrestre, la glace et les glaciers arctiques et les sources chaudes. Il y a des bactéries dans la stratosphère, entre 6 et 30 milles dans l'atmosphère, et dans les profondeurs de l'océan, jusqu'à 32 800 pieds ou 10 000 mètres de profondeur.
Les aérobies, ou bactéries aérobies, ne peuvent se développer que là où il y a de l'oxygène. Certains types peuvent causer des problèmes pour l'environnement humain, tels que la corrosion, l'encrassement, des problèmes de clarté de l'eau et de mauvaises odeurs.
Les anaérobies, ou bactéries anaérobies, ne peuvent se développer que là où il n'y a pas d'oxygène. Chez l'homme, c'est principalement dans le tractus gastro-intestinal. Ils peuvent également provoquer des gaz, la gangrène, le tétanos, le botulisme et la plupart des infections dentaires.
Les anaérobies facultatives, ou bactéries anaérobies facultatives, peuvent vivre avec ou sans oxygène, mais elles préfèrent les environnements où il y a de l'oxygène. Ils se trouvent principalement dans le sol, l'eau, la végétation et certaines flores normales des humains et des animaux. Les exemples comprennent Salmonella.
Les mésophiles, ou bactéries mésophiles, sont les bactéries responsables de la plupart des infections humaines. Ils prospèrent à des températures modérées, autour de 37 ° C. C'est la température du corps humain.
Les exemples comprennent Listeria monocytogenes, Pesudomonas maltophilie, Thiobacillus novellus, Staphylococcus aureus, Streptococcus pyrogenes, Streptococcus pneumoniae, Escherichia coli, et Clostridium kluyveri.
La flore intestinale humaine, ou microbiome intestinal, contient des bactéries mésophiles bénéfiques, telles que les Lactobacillus acidophilus.
Les extrémophiles, ou bactéries extrémophiles, peuvent résister à des conditions jugées trop extrêmes pour la plupart des formes de vie.
Les thermophiles peuvent vivre à des températures élevées, jusqu'à 75 à 80 ° C, et les hyperthermophiles peuvent survivre à des températures allant jusqu'à 113 ° C.
Profondément dans l'océan, les bactéries vivent dans l'obscurité totale par les évents thermiques, où la température et la pression sont élevées. Ils fabriquent leur propre nourriture en oxydant le soufre qui provient des profondeurs de la terre.
Les autres extrémophiles comprennent:
- halophiles, trouvés uniquement dans un environnement salé
- acidophiles, dont certains vivent dans des environnements aussi acides que pH 0
- alcaliphiles, vivant dans des environnements alkilines jusqu'à pH 10,5
- psychrophiles, trouvés dans les températures froides, par exemple, dans les glaciers
Les extrémophiles peuvent survivre là où aucun autre organisme ne le peut.
Reproduction et transformation
Les bactéries peuvent se reproduire et changer en utilisant les méthodes suivantes:
- Fission binaire: Forme de reproduction asexuée, dans laquelle une cellule continue de croître jusqu'à ce qu'une nouvelle paroi cellulaire se développe à travers le centre, formant deux cellules. Celles-ci se séparent, formant deux cellules avec le même matériel génétique.
- Transfert de matériel génétique: les cellules acquièrent du nouveau matériel génétique grâce à des processus appelés conjugaison, transformation ou transduction. Ces processus peuvent rendre les bactéries plus fortes et plus capables de résister aux menaces, telles que les antibiotiques.
- Spores: lorsque certains types de bactéries manquent de ressources, elles peuvent former des spores. Les spores contiennent le matériel ADN de l’organisme et contiennent les enzymes nécessaires à la germination. Ils sont très résistants aux stress environnementaux. Les spores peuvent rester inactives pendant des siècles, jusqu'à ce que les bonnes conditions soient réunies. Ensuite, ils peuvent se réactiver et devenir des bactéries.
- Les spores peuvent survivre à des périodes de stress environnemental, y compris les rayons ultraviolets (UV) et gamma, la dessiccation, la famine, l'exposition aux produits chimiques et les températures extrêmes.
Certaines bactéries produisent des endospores, ou spores internes, tandis que d'autres produisent des exospores, qui sont libérées à l'extérieur. Ceux-ci sont connus sous le nom de kystes.
Clostridium est un exemple de bactérie formant des endospores. Il existe environ 100 espèces de Clostridium, y compris Clostridium botulinim (C. botulinim) ou du botulisme, responsable d'une intoxication alimentaire potentiellement mortelle, et Clostridium difficile (C. Difficile), qui provoque une colite et d'autres problèmes intestinaux.
Les usages
Les bactéries sont souvent considérées comme mauvaises, mais beaucoup sont utiles. Nous n'existerions pas sans eux. L'oxygène que nous respirons a probablement été créé par l'activité des bactéries.
Survie humaine
De nombreuses bactéries présentes dans le corps jouent un rôle important dans la survie humaine. Les bactéries du système digestif décomposent les nutriments, tels que les sucres complexes, sous des formes que le corps peut utiliser.
Les bactéries non dangereuses aident également à prévenir les maladies en occupant des endroits auxquels les bactéries pathogènes ou pathogènes veulent se fixer. Certaines bactéries nous protègent des maladies en attaquant les agents pathogènes.
Fixation de l'azote
Les bactéries absorbent l'azote et le libèrent pour les plantes lorsqu'elles meurent. Les plantes ont besoin d'azote dans le sol pour vivre, mais elles ne peuvent pas le faire elles-mêmes. Pour garantir cela, de nombreuses graines de plantes ont un petit contenant de bactéries qui est utilisé lorsque la plante pousse.
Technologie alimentaire
Les bactéries lactiques, telles que Lactobacillus et Lactococcus avec la levure et les moisissures, ou les champignons, sont utilisés pour préparer des aliments tels que le fromage, la sauce soja, le natto (fèves de soja fermentées), le vinaigre, le yogourt et les cornichons.
Non seulement la fermentation est utile pour conserver les aliments, mais certains de ces aliments peuvent offrir des avantages pour la santé.
Par exemple, certains aliments fermentés contiennent des types de bactéries similaires à celles liées à la santé gastro-intestinale. Certains processus de fermentation conduisent à de nouveaux composés, tels que l'acide lactique, qui semblent avoir un effet anti-inflammatoire.
Des recherches supplémentaires sont nécessaires pour confirmer les bienfaits pour la santé des aliments fermentés.
Les bactéries dans l'industrie et la recherche
Les bactéries peuvent décomposer les composés organiques. Ceci est utile pour des activités telles que le traitement des déchets et le nettoyage des déversements d'hydrocarbures et des déchets toxiques.
Les industries pharmaceutique et chimique utilisent des bactéries dans la production de certains produits chimiques.
Les bactéries sont utilisées en biologie moléculaire, en biochimie et en recherche génétique, car elles peuvent se développer rapidement et sont relativement faciles à manipuler. Les scientifiques utilisent des bactéries pour étudier le fonctionnement des gènes et des enzymes.
Les bactéries sont nécessaires pour fabriquer des antibiotiques.
Bacillus thuringiensis (Bt) est une bactérie qui peut être utilisée en agriculture à la place des pesticides. Il n'a pas les conséquences environnementales indésirables associées à l'utilisation de pesticides.
Dangers
Certains types de bactéries peuvent provoquer des maladies chez l'homme, telles que le choléra, la diphtérie, la dysenterie, la peste bubonique, la pneumonie, la tuberculose (TB), la typhoïde et bien d'autres.
Si le corps humain est exposé à des bactéries que le corps ne reconnaît pas comme utiles, le système immunitaire les attaquera. Cette réaction peut entraîner les symptômes de gonflement et d'inflammation que l'on voit, par exemple, dans une plaie infectée.
La résistance
En 1900, la pneumonie, la tuberculose et la diarrhée étaient les trois principales causes de mortalité aux États-Unis. Les techniques de stérilisation et les antibiotiques ont conduit à une baisse significative des décès dus à des maladies bactériennes.
Cependant, la surutilisation des antibiotiques rend l'infection bactérienne plus difficile à traiter. Au fur et à mesure que les bactéries mutent, elles deviennent plus résistantes aux antibiotiques existants, ce qui rend les infections plus difficiles à traiter. Les bactéries se transforment naturellement, mais la surutilisation des antibiotiques accélère ce processus.
«Même si de nouveaux médicaments sont développés, sans changement de comportement, la résistance aux antibiotiques restera une menace majeure.»
Organisation mondiale de la santé (OMS)
Pour cette raison, les scientifiques et les autorités sanitaires demandent aux médecins de ne pas prescrire d'antibiotiques à moins que cela ne soit nécessaire, et aux gens de pratiquer d'autres moyens de prévenir les maladies, comme une bonne hygiène alimentaire, le lavage des mains, la vaccination et l'utilisation de préservatifs.
Le microbiome intestinal
Des recherches récentes ont conduit à une prise de conscience nouvelle et croissante de la manière dont le corps humain interagit avec les bactéries, et en particulier les communautés de bactéries vivant dans le tractus intestinal, connues sous le nom de microbiome intestinal, ou flore intestinale.
En 2009, des chercheurs ont publié des résultats suggérant que les femmes obèses étaient plus susceptibles d'avoir un type particulier de bactérie, Selenomonas noxia (S. noxia), dans leur bouche.
En 2015, des scientifiques de l'Université de Caroline du Nord ont découvert que les intestins des personnes souffrant d'anorexie contiennent des bactéries «très différentes», ou communautés microbiennes, par rapport aux personnes qui n'en souffrent pas. Ils suggèrent que cela peut avoir un impact psychologique.
Histoire
Il y a plus de 2000 ans, un auteur romain, Marcus Terentius Varro, a suggéré que la maladie pouvait être causée par de minuscules animaux qui flottaient dans les airs. Il a conseillé aux gens d'éviter les endroits marécageux pendant les travaux de construction, car ils pourraient contenir des insectes trop petits pour que l'œil puisse les voir qui pénètrent dans le corps par la bouche et les narines et provoquent des maladies.
Au 17ème siècle, un scientifique hollandais, Antonie van Leeuwenhoek a créé un microscope à une seule lentille avec lequel il a vu ce qu'il a appelé animalcules, plus tard connu sous le nom de bactérie. Il est considéré comme le premier microbiologiste.
Au 19e siècle, les chimistes Louis Pasteur et Robert Koch disaient que les maladies étaient causées par des germes. Ceci était connu sous le nom de théorie des germes.
Dans le 1910, le scientifique Paul Ehrlich a annoncé le développement du premier antibiotique, Salvarsan. Il l'a utilisé pour guérir la syphilis. Il a également été le premier scientifique à détecter des bactéries à l'aide de colorants.
En 2001, Joshua Lederburg a inventé le terme «microbiome intestinal», et les scientifiques du monde entier cherchent actuellement à décrire et à comprendre plus précisément les structures, les types et les utilisations de la «flore intestinale» ou bactéries dans le corps humain.
Avec le temps, ces travaux devraient apporter un éclairage nouveau sur un large éventail de problèmes de santé.
