Bactéries

Bactéries

Les Bactéries sont des micro-organismes unicellulaires capables de croître et de se diviser rapidement.

En tant que Procaryotes (du grec « avant le noyau »), elles se caractérisent par l'organisation de l'acide désoxyribonucléique (ADN, qui définit le matériel génétique) en un chromosome circulaire simple, non inclus dans une structure membranaire, et en éléments circulaires plus petits appelés plasmides; par des ribosomes (corpuscules impliqués dans la synthèse des protéines) de petite taille et uniformément distribués dans le cytoplasme; et par l'absence d'organites délimités par une membrane. La plupart des bactéries sont des cellules de forme soit sphérique ou ovoïde (coccus), en bâtonnet (bacillus), ou en spirale (spirillum), d'une largeur de 0,2 à 5 microns et d'une longueur d'au maximum 150 microns, parfois plus.

Caractéristiques

Plusieurs bactéries n'ont pas de mobilité autonome, mais certaines se meuvent par l'agitation de flagelles et d'autres peuvent glisser sur les substrats solides. La division cellulaire par fission binaire donne deux cellules-filles identiques qui peuvent se séparer ou rester attachées pour former une chaîne ou un filament.

Quelques bactéries se reproduisent par bourgeonnement ou en formant des conidies (spores asexuées). En conditions défavorables, certaines bactéries forment une endospore intracellulaire résistante à la chaleur, à la sécheresse et aux agents antibactériens et pouvant germer pour produire une autre cellule végétative quand les conditions s'améliorent.

Métabolisme

Certains types de bactéries sont photosynthétiques, mais elles sont exceptionnelles. Parce qu'elles produisent de l'oxygène, on pense que certaines Bactéries photosynthétiques (c'est-à-dire les Cyanobactéries, voir Algues bleu-vert) sont à l'origine de l'oxygène de l'atmosphère primitive de la Terre.

Chez les bactéries non photosynthétiques, les aérobies génèrent leur énergie par oxydation (dépendante d'oxygène) de substrats, comme chez les êtres vivants supérieurs. Plusieurs utilisent ainsi de l'oxygène libre pour convertir de la matière organique en gaz carbonique et en eau, libérant ainsi de l'énergie pour la croissance et la reproduction.

Certaines peuvent oxyder le soufre, l'hydrogène et l'azote via des processus uniques aux bactéries. Certaines bactéries anaérobies font de la photosynthèse, alors que les autres utilisent la fermentation ou la respiration anaérobie pour générer leur énergie.

Les bactéries peuvent se développer de façon aérobique ou anaérobique selon les conditions nutritionnelles et environnementales. Le carbone nécessaire à la croissance cellulaire peut être obtenu de matière organique ou de gaz carbonique, et l'azote peut être tiré de diverses sources inorganiques et organiques, incluant l'azote libre de l'atmosphère.

Habitat

Grâce à leur diversité métabolique, les bactéries se trouvent partout dans notre environnement, notamment là où les êtres vivants supérieurs ne peuvent exister. Les Archéobactéries (du grec « anciennes Bactéries ») vivent dans des environnements extrêmes (p. ex. très hautes températures, de 80°C à 110°C, à très fortes salinités, de 25 à 30 %, ou en conditions très anaérobique) tels qu'il y en avait probablement sur la Terre primitive. Certaines florissent dans les sols et les eaux acides, les milieux salins, les milieux hyperpressurisés comme les grandes profondeurs océaniques, les eaux et les sols très froids de l'Arctique, les sources thermales, ou des milieux anaérobiques tels que les marais (voir Marais, marécages et tourbières), les sédiments aquatiques et le tube digestif des animaux.

Propriétés utiles

Les bactéries jouent un rôle dans le cycle d'éléments tels que le carbone, l'azote, le phosphore et le soufre qui sont tous essentiels à la vie. Par exemple, le carbone est fixé sous forme de matière organique par les plantes et les algues, qui peuvent être consommées par des animaux. Pour que la photosynthèse continue, les matières excrétées ainsi que les restes végétaux et animaux doivent être décomposés (minéralisés) pour libérer du gaz carbonique. Les bactéries aérobies et anaérobies jouent un rôle clé dans ce processus.

Les bactéries sont les agents biologiques responsables du recyclage des éléments nutritifs des déchets domestiques, agricoles et industriels. Le méthane, un gaz qui constitue une importante source d'énergie et que l'on peut utiliser à des fins domestiques ou industrielles est un produit de la minéralisation de certaines Archéobactéries.

Certaines bactéries peuvent fixer l'azote de façon autonome. D'autres le font en symbiose avec une plante. Ce dernier procédé est largement répandu chez les légumineuses : les bactéries du genre Rhizobium sont produites commercialement, et les graines de légumineuses sont inoculées avant d'être ensemencées pour augmenter la quantité d'azote fixée.

Les bactéries capables de produire de l'acide sulfurique sont utilisées dans les exploitations minières de cuivre et d'uranium. Celles capables de se développer sur des hydrocarbures servent au nettoyage lors de déversements pétroliers. Les bactéries peuvent désormais être génétiquement modifiées pour dégrader d'autres polluants tels que les herbicides et les insecticides.

Dans l'industrie des aliments et des boissons, les bactéries sont utilisées dans la production de fromage, de yaourt, de vinaigre et de choucroute. La méthionine et la lysine, des acides aminés, sont fabriquées à partir de bactéries et sont ajoutées aux céréales et au riz pour améliorer leur valeur nutritive. Des enzymes bactériens servent à la fabrication de sirops à haute teneur en fructose (édulcorants) à partir de fécule et à la conversion de l'édulcorant synthétique aspartame et de l'acide glutamique en glutamate monosodique (un condiment). Les bactéries anaérobiques du genre Clostridium ont été utilisées pour la fabrication industrielle de solvants importants comme l'acétone. Les bactéries qui causent des maladies d'Insectes servent dans la lutte biologique contre les insectes nuisibles.

Les bactéries sont utilisées pour fabriquer des produits médicaux importants tels que des vaccins, des vitamines (p. ex. la riboflavine et la vitamine B12), des antibiotiques (p. ex. la polymyxine et la bacitracine) et des stéroïdes. Les techniques de génie génétique ont rendu possible l'utilisation de l'Escherichia coli, une bactérie à croissance rapide, dans la production de l'insuline, de l'interféron, de l'hormone de croissance humaine et d'autres composés produits par des cellules d'Eucaryotes (à noyau véritable) et qui ne sont normalement pas produits par des Procaryotes. La bactérie Agrobacterium tumefaciens, qui cause la maladie des plantes appelée galle du collet ou cancer végétal, est grandement utilisée en biotechnologie végétale comme vecteur d'introduction de nouveaux gènes dans les plantes.

Propriétés nocives

Les bactéries sont impliquées dans la détérioration de divers matériaux de construction et de la nourriture ainsi que dans la carie dentaire. La colonisation bactérienne et la production d'acides accélèrent la corrosion des métaux et la désintégration du béton. Des centaines de millions de dollars sont dépensés annuellement sur des biocides afin d'essayer de lutter contre ces bactéries.

Approximativement 10 p. 100 des espèces connues peuvent causer des maladies d'animaux ou de plantes. D'importantes pertes de productivité sont dues à la flétrissure bactérienne des plantes cultivées, et d'autres bactéries sont responsables de la pourrissure molle des légumes.

Les bactéries causent de graves maladies infectieuses chez les humains (p. ex. la typhoïde, le choléra, la diphtérie et la tuberculose) et chez les animaux (p. ex. l'anthrax, l'avortement épizootique ou brucellose bovine). Certaines infections bactériennes (p. ex. intoxication alimentaire, dysentrie) se contractent par ingestion de nourriture ou d'eau contaminée avec des bactéries cutanées, nasales ou fécales. Les bactéries qui causent les maladies transmises sexuellement se propagent par contact direct entre individus. D'autres maladies bactériennes (p. ex. la peste bubonique et la maladie de Lyme) sont transmises par des Arthropodes associés à des Rongeurs ou à d'autres animaux.

La pasteurisation a amélioré les mesures sanitaires d'élimination des déchets humains et animaux, et l'hygiène accrue dans la manipulation des sources d'eau et de nourriture ont permis de diminuer significativement l'incidence de certaines maladies bactériennes. Les infections bactériennes les plus virulentes ont été maîtrisées grâce à des programmes intensifs de vaccination et par l'utilisation d'antibiotiques.

Voir aussi microbiologie.