Les bactéries sont des organismes unicellulaires microscopiques qui prospèrent dans divers environnements. Ces organismes peuvent vivre dans le sol, l'océan et l'intérieur de l'intestin humain.
La relation des humains avec les bactéries est complexe. Parfois, les bactéries nous aident, par exemple en caillant le lait dans le yaourt ou en facilitant notre digestion. Dans d'autres cas, les bactéries sont destructrices, provoquant des maladies comme la pneumonie et la résistance à la méthicilline Staphylococcus aureus (SARM).
Structure
Les bactéries (singulier: bactérie) sont classées comme procaryotes, qui sont des organismes unicellulaires avec une structure interne simple qui n'a pas de noyau et contiennent de l'ADN qui flotte librement dans une masse filiforme torsadée appelée nucléoïde, ou séparément, pièces circulaires appelées 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 revêtements protecteurs: 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 avoir une troisième couche protectrice la plus externe appelée capsule. Les extensions en forme de fouet couvrent souvent les surfaces des bactéries - longues appelées flagelles ou courtes appelées pili - qui aident les bactéries à se déplacer et à se fixer à un hôte.
Classification
Quelques critères différents sont utilisés 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 constitution 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 la technique en 1884. Le test tache les bactéries Gram-positives, ou les bactéries qui n'ont pas de membrane externe. Les bactéries à Gram négatif ne ramassent pas la tache. Par exemple, Streptococcus pneumoniae (S. pneumoniae), qui cause la pneumonie, est une bactérie Gram positive, mais Escherichia coli (E. coli) et Vibrio cholerae, qui cause le choléra, sont des bactéries à Gram négatif.
Il existe trois formes bactériennes de base: les bactéries rondes appelées cocci (singulier: coccus), cylindriques, en forme de capsule appelées bacilles (singulier: bacille); et les bactéries spirales, appelées à juste titre spirille (singulier: spirillum). Les formes et configurations des bactéries se reflètent souvent dans leurs noms. Par exemple, le lait caillé Lactobacillus acidophilus sont des bacilles et provoquent une pneumonie S. pneumoniae sont une chaîne de cocci. Certaines bactéries prennent d'autres formes, comme les tiges, les carrés ou les étoiles.
La reproduction
La plupart des bactéries se multiplient par un processus appelé fission binaire, selon le Cornell University College of Agriculture and Life Sciences. 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 sépare ensuite, poussant le matériau 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 du parent. Il commence comme un petit nœud, grandit jusqu'à ce qu'il ait la même taille que son parent et se sépare.
L'ADN retrouvé chez les parents et la progéniture après fission binaire ou bourgeonnement est exactement le même. Par conséquent, les cellules bactériennes introduisent des variations dans leur matériel génétique en intégrant de l'ADN supplémentaire, souvent de leur environnement, dans leur génome. C'est ce qu'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 de procéder au transfert horizontal de gènes: 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 les donneurs et les 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 les récepteurs de surface cellulaire. La conjugaison nécessite un contact physique entre les parois cellulaires des bactéries; l'ADN est transféré de la cellule donneuse au receveur. Par conjugaison, une cellule bactérienne peut transférer de l'ADN vers des cellules eucaryotes (organismes multicellulaires). La conjugaison aide à la propagation des gènes de résistance aux antibiotiques.
Les bactéries dans la santé et les maladies humaines
Les bactéries peuvent être bénéfiques et néfastes pour la santé humaine. Les bactéries commensales ou «amies» partagent l'espace et les ressources au sein de 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 de 2012 du 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 revue de 2014 publié dans l'American Journal of Gastroenterology, les auteurs mentionnent que les bactéries intestinales et autres micro-organismes, tels que les souches utiles de E. coli et Streptocoque, aident à la digestion, empêchent la colonisation par des agents pathogènes nocifs et aident à développer le système immunitaire. De plus, 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 de 2003 publiée dans la revue The Lancet.
D'autres bactéries peuvent provoquer des infections. Plusieurs bactéries - allant du soi-disant groupe A Streptocoque, Clostridium perfringens (C. perfringens), E. coli et S. aureus peut provoquer 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, les graisses et les vaisseaux sanguins; il peut être traité, surtout lorsqu'il est capturé tôt.
Résistance aux antibiotiques
Les antibiotiques sont généralement utilisés pour traiter les infections bactériennes. Cependant, ces dernières années, l'utilisation inappropriée et inutile d'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 23000 personnes.
"Presque 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 des maladies infectieuses et épidémiologiste hospitalier aux hôpitaux de l'Université du Wisconsin et de l'hôpital Madison Veterans Affairs. "Il y a très peu d'infections que nous traitons maintenant là où les infections causées par des bactéries résistantes ne sont pas une préoccupation clinique."
Le SARM, par exemple, est l'une des souches bactériennes résistantes aux antibiotiques les plus notoires; il résiste à la méthicilline et aux autres antibiotiques utilisés pour traiter Staphylococcus infections, 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 soins infirmiers, où elles peuvent entraîner une pneumonie ou des infections de la circulation sanguine. 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 d'équipement partagé - par exemple, parmi les athlètes, dans les salons de tatouage, et dans les garderies et les écoles. Le SARM d'origine communautaire provoque le plus souvent de graves infections cutanées.
Un aspect important de la lutte contre la résistance aux antibiotiques est de faire attention à leur utilisation. "Il est si important pour nous d'utiliser les antibiotiques intelligemment", a déclaré Crnich à LiveScience. "Vous ne souhaitez utiliser un antibiotique que si vous avez une infection bactérienne nette."
Cet article a été mis à jour le 25 avril 2019 par Rachel Ross, collaboratrice de Live Science.
