BACTÉRIES AÉROBIES: CARACTÉRISTIQUES, EXEMPLES, CULTURES, MALADIES - LA BIOLOGIE - 2025

Les bactéries aérobies sont un large groupe de bactéries qui ont besoin d'oxygène pour leurs processus métaboliques. Ces bactéries utilisent l'oxygène pour décomposer les composés organiques en composés plus simples grâce à un processus appelé respiration cellulaire.

De nombreux spécialistes affirment que l'apparition de ce type de bactéries est une conséquence directe du processus de photosynthèse. Pour cette raison, les niveaux d'oxygène atmosphérique ont augmenté et étaient initialement toxiques pour de nombreux êtres vivants. Pour cette raison, de nombreux organismes ont dû s'adapter et commencer à utiliser de l'oxygène.

Mycobacterium tuberculosis, bactéries aérobies. Source: Crédit photo: Janice Carr Fournisseur (s) de contenu: CDC / Dr Ray Butler; Janice Carr

Il existe de nombreuses espèces qui font partie du groupe des bactéries aérobies. Les plus représentatifs sont ceux des genres Bacillus, Mycobacterium et Nocardia. De même, bon nombre de ces bactéries sont des agents pathogènes humains connus, provoquant même des pathologies pouvant entraîner la mort.

caractéristiques

La principale caractéristique des bactéries aérobies est que pour se développer, elles ont nécessairement besoin d'un environnement dans lequel il y a suffisamment d'oxygène disponible, car dans leur métabolisme, elles effectuent le processus de respiration cellulaire.

Dans ce processus, ils utilisent l'oxygène pour décomposer les molécules de composés organiques, tels que le glucose, en composés plus simples tels que le dioxyde de carbone et l'eau, avec pour conséquence l'obtention d'énergie sous forme d'ATP.

De même, la plupart des espèces qui composent ce groupe n'ont pas la capacité de synthétiser l'enzyme catalase, elles ne peuvent donc pas diviser la molécule de peroxyde d'hydrogène en eau et oxygène.

Types de bactéries aérobies

En général, il est entendu que les bactéries aérobies sont celles qui nécessitent la présence d'oxygène pour se développer et se développer. Cependant, le besoin de cet élément chimique dans les bactéries de ce groupe n'est pas le même pour tous. En ce sens, il existe plusieurs types de bactéries aérobies: aérobies obligatoires, anaérobies facultatives et microaérophiles.

Bactéries aérobies obligatoires

Ce sont des bactéries qui ont nécessairement besoin d'oxygène pour se développer. Ils ont besoin de cet élément pour effectuer le processus de respiration cellulaire.

Bactéries anaérobies facultatives

Ce sont des bactéries qui, du point de vue évolutif, ont un certain avantage, car elles peuvent survivre à la fois dans des environnements où il y a présence d'oxygène, et dans ces environnements où il y en a une absence.

En effet, au sein de leur machinerie cellulaire, ils disposent des éléments nécessaires pour réaliser des processus anaérobies grâce auxquels ils peuvent obtenir de l'énergie. De telle sorte qu'en l'absence d'oxygène, ces bactéries ne meurent pas, mais effectuent d'autres processus métaboliques.

Bactéries microaérophiles

C'est un type de bactérie très particulier. Ils utilisent l'oxygène comme élément principal pour effectuer le processus de respiration cellulaire. Cependant, les concentrations atmosphériques de ce gaz (environ 21%) sont toxiques pour ces bactéries.

Espèces de bactéries aérobies

Bactéries du genre

Le genre Bacillus est composé d'une grande variété d'espèces, qui se caractérisent par une forme de bâtonnet et étant à Gram positif. L'une des caractéristiques les plus remarquables de ces bactéries est que lorsque les conditions environnementales deviennent hostiles, elles génèrent des spores dans leurs cellules. Ceux-ci sont très résistants et visent à garantir que les bactéries peuvent survivre dans des conditions environnementales nocives.

Au sein de ce genre, il existe des bactéries strictement aérobies, tandis que d'autres sont considérées comme aérobies facultatives. Parmi les espèces de bactéries du genre Bacillus on peut citer: Bacillus anthracis, Bacillus cereus, Bacillus subtilis et Bacillus thuringiensis, entre autres.

Bacille

C'est une bactérie bien connue et étudiée dans le monde de la microbiologie, car en raison de son potentiel et de sa pathogénicité évidente, elle a été utilisée comme arme biologique. Ses spores sont très toxiques et pénètrent facilement dans le corps humain, à travers les voies respiratoires par inhalation, par ingestion d'aliments contaminés ou par contact avec une plaie ouverte.

Déjà dans le corps, il provoque une infection qui, de manière générique, est connue sous le nom d'anthrax, qui peut être cutanée, pulmonaire ou gastro-intestinale.

Bacillus cereus

C'est une bactérie aérobie facultative bien connue pour produire des toxines. Ces toxines peuvent provoquer diverses pathologies chez l'homme, telles que le syndrome émétique et le syndrome diarrhéique, tous deux au niveau gastro-intestinal. De même, il peut affecter d'autres organes, tels que les yeux, dans lesquels il peut provoquer une kératite et une endophtalmie.

Bacillus subtilis

C'est peut-être l'espèce la plus étudiée du genre Bacillus. À tel point qu'elle est considérée comme «l'espèce type». Comme les autres espèces de Bacillus, il produit des spores, en particulier des endospores qui se trouvent au centre de la cellule bactérienne.

C'est une bactérie inoffensive pour l'homme, à l'exception de quelques cas très isolés d'intoxication par des aliments contaminés. En plus de cela, il comporte un large éventail d'avantages, tels que la synthèse de substances antifongiques et antibiotiques, ainsi que des applications dans le domaine industriel.

Nocardia

C'est un genre de bactéries à Gram positif qui ont la forme de bacilles. Parmi ses caractéristiques les plus remarquables, on peut mentionner qu'elles ont des ramifications, dont beaucoup sont à angle droit.

De même, ces bactéries sont des agents pathogènes humains bien connus. Deux de ses espèces en particulier, Nocardia asteroides et Nocardia brasiliensis, ont été suffisamment étudiées comme provoquant respectivement une nocardiose pulmonaire et un mycétome actinomycotique.

Lactobacillus

Ce sont des bactéries à Gram positif qui se caractérisent par leur faculté aérobie, la forme d'un bacille et ne produisant pas de spores. Ces bactéries sont généralement considérées comme inoffensives et inoffensives pour les humains.

Au contraire, ils sont réputés pour les bienfaits qu'ils procurent, parmi lesquels on peut souligner: ils contribuent à la conservation des aliments, aident à contrôler certaines maladies -comme le cancer du côlon-, et font partie de la synthèse de certains composés, comme les vitamines B.

Staphylocoque

Ce sont des bactéries en forme de noix de coco (rondes) qui ont tendance à former des amas de cellules qui ressemblent à une grappe de raisin. Les bactéries de ce genre sont considérées comme aérobies facultatives, ce qui signifie qu'elles peuvent se développer à la fois en présence et en l'absence d'oxygène.

De nombreuses espèces de ce genre sont des agents pathogènes humains connus. Parmi ceux-ci, le plus virulent est le Staphylococcus aureus, qui produit certaines toxines: hémolysine, entérotoxine, toxine du syndrome de choc toxique et toxine exfoliative. Ces toxines provoquent des maladies telles que la diarrhée, la colite pseudomembraneuse et le syndrome de la peau échaudée.

Différence entre les bactéries aérobies et anaérobies

Les bactéries anaérobies sont apparues sur la planète bien avant les bactéries aérobies. En effet, dans les premières époques de la vie terrestre, l'oxygène n'était pas une partie importante de l'atmosphère, de sorte que les êtres vivants qui existaient alors ne l'utilisaient pas pour leurs processus métaboliques.

Plus tard, alors que la vie évoluait sur la planète et que les niveaux de gaz atmosphériques se stabilisaient, des organismes aérobies sont apparus, qui ont commencé à utiliser l'oxygène comme élément principal dans les processus de production d'énergie.

Maintenant, la principale différence entre les deux types de bactéries est que les bactéries aérobies ont besoin de l'élément oxygène pour effectuer divers processus cellulaires, le plus caractéristique étant la respiration cellulaire. Grâce à ce processus, ils obtiennent une grande quantité d'énergie.

Les bactéries anaérobies, en revanche, n'utilisent pas d'oxygène pour aucun processus. Même pour certaines de ces bactéries, l'oxygène est hautement toxique. Pour cette raison, ils effectuent d'autres processus pour obtenir l'énergie dont la cellule a besoin.

Parmi ces procédés se trouve la fermentation, à travers laquelle la dégradation de certains composés, tels que les glucides, pour obtenir d'autres composés organiques, tels que l'acide lactique.

Une autre différence que l'on peut mentionner entre ces deux types de bactéries est l'habitat dans lequel elles se trouvent. Les bactéries anaérobies se trouvent souvent dans des endroits où il y a peu d'oxygène, comme dans le tartre qui recouvre les dents, tandis que les bactéries aérobies se développent dans des habitats où il y a suffisamment d'oxygène, comme le sol.

Culture de bactéries aérobies

Lorsqu'une culture de bactéries aérobies va être réalisée en laboratoire, la première chose à garder à l'esprit est que ces types de bactéries nécessitent une quantité adéquate d'oxygène. En ce sens, les mêmes conditions atmosphériques sont connues pour être idéales. Cependant, certaines bactéries nécessitent une aération supplémentaire.

Dans ces cas, ce qui peut être fait est d'agiter vigoureusement le ballon ou de faire des bulles d'air stérilisé à travers le milieu. Dans le cas où la culture est assez extensive, il est recommandé d'augmenter l'exposition du milieu à l'atmosphère. Ceci est accompli en superposant le support qui est peu profond.

Culture de Staphylococcus aureus. Source: Microrao

Or, en ce qui concerne la composition du milieu de culture à utiliser pour les bactéries aérobies, cela dépendra de l'espèce bactérienne qui est cultivée. Par exemple, pour cultiver Staphylococcus aureus, les milieux de culture les plus couramment utilisés sont la gélose au sang à 5%, la gélose à la trypticase au soja et le bouillon d'infusion cérébrale BHI. Les bactéries Bacillus sont également cultivées avec succès dans les milieux de culture susmentionnés.

Il est important de noter que BHI Brain Heart Infusion Broth est recommandé dans le monde entier pour la culture de bactéries aérobies. Sa composition comprend une infusion de cerveau de veau et une infusion de cœur de bovin, ainsi que de la peptone, du chlorure de sodium et du glucose, entre autres composants.

Méthodes de comptage des plaques

Le comptage sur plaque est une procédure standard qui est effectuée dans les laboratoires afin d'atteindre un nombre approximatif de bactéries qui composent une culture spécifique.

Cette technique est basée sur le dénombrement des unités dites formant colonie et permet d'obtenir un nombre approximatif de bactéries. Il est important de souligner que cette procédure doit être effectuée avec la minutie et la rigueur requises, car toute erreur, aussi minime soit-elle, peut grandement affecter les résultats.

Il existe plusieurs techniques qui peuvent être appliquées pour effectuer le comptage des plaques. Deux d'entre eux seront expliqués ici.

Technique de coulée sur plaque

La première chose à faire est de préparer le milieu de culture idéal pour le type de bactérie que vous souhaitez cultiver. Plus tard, dans une zone claire et propre, les boîtes de Pétri dans lesquelles la culture sera placée sont placées.

Dans chaque boîte de Pétri, ajoutez 1 ml de la dilution correspondante, ainsi qu'environ 20 ml du milieu de culture qui est fondu. Après cela, les mouvements avec la boîte de Pétri doivent être effectués comme suit: 6 de droite à gauche, 6 dans le sens des aiguilles d'une montre, 6 dans le sens anti-horaire et 6 de l'arrière vers l'avant. Enfin, le milieu devrait se solidifier.

Les boîtes de Pétri sont incubées dans des conditions de température appropriées (37 ° C) pendant 24 à 48 heures. Une fois ce temps écoulé, le nombre de colonies qui se sont développées doit être compté.

Technique d'épandage de surface sur plaque

Pour effectuer le comptage grâce à cette technique, les boîtes de Pétri avec le milieu de culture doivent être placées sur la table de manière ordonnée pour éviter les erreurs. Ensuite, 1 ml de chaque dilution est inoculé dans chaque capsule.

De même, à l'aide d'une tige de verre, l'inoculum doit être réparti de manière homogène sur toute la surface du milieu de culture. Cela doit être fait par des mouvements de torsion.

Une fois l'inoculum absorbé par le milieu de culture, les capsules sont incubées pendant le temps nécessaire en fonction du microorganisme cultivé. Enfin, toutes les colonies qui se sont développées sur les plaques sélectionnées doivent être comptées.

Maladies causées

Comme mentionné précédemment, certains des genres qui composent le groupe des bactéries aérobies sont connus pour provoquer des maladies chez les humains. Certaines de ces maladies avec leurs symptômes et traitements respectifs sont énumérées ci-dessous.

Nocardiose

La nocardiose est une maladie qui peut se présenter de manière aiguë ou chronique. Selon les cas cliniques étudiés, ils présentent la plupart du temps des symptômes de pneumonie. Cependant, parfois, plutôt que d'infecter les voies respiratoires, il peut affecter directement la peau, provoquant des lésions caractéristiques.

Les symptômes observés dans la nocardiose pulmonaire sont:

• Forte fièvre
• Toux chromique qui n'est soulagée par rien
• Difficulté à respirer
• Malaise

En revanche, lorsque des bactéries du genre Nocardia envahissent la peau, ce que l'on appelle l'actinomycétome peut se développer. Il s'agit d'un type d'infection granulomateuse chronique qui est très rare et survient généralement chez les personnes dont le système immunitaire est déprimé. Ses symptômes comprennent:

• Fièvre
• Lésion nodulaire qui présente une pustule centrale à travers laquelle du matériel sanglant peut s'être drainé.
• Abcès cutané ou sous-cutané.
• Malaise général

Anthrax

C'est le nom donné aux infections causées par la bactérie Basillus anthracis. Elle est causée par un contact humain direct avec les spores desdites bactéries. L'anthrax peut affecter les poumons et la peau. Le pulmonaire est le plus dangereux, avec un taux de mortalité supérieur à 90%.

Il y a quelques années, cette bactérie est devenue célèbre parce que des enveloppes contenant des spores étaient envoyées, ce qui affectait grandement ceux qui les recevaient, provoquant la mort.

Au début, les symptômes de l'anthrax dans les poumons ressemblent à ceux d'un rhume, mais avec le temps, ils évoluent vers un tableau clinique plus compromis:

• Fièvre persistante
• Difficulté à respirer
• Rythme cardiaque augmenté.

Finalement, le patient s'aggrave et un choc septique se produit, après quoi le décès du patient survient dans la plupart des cas.

Concernant l'anthrax cutané, le premier signe est une lésion semblable à une piqûre de moustique, qui devient chronique et évolue vers une escarre nécrotique.

Il y a aussi une élévation de la température corporelle et un malaise général. Ce tableau clinique se résout souvent favorablement, ne laissant qu'une cicatrice. Cependant, il n'est pas sage d'être imprudent car cela peut se propager et provoquer une bactériémie.

Tuberculose

C'est une pathologie qui affecte les voies respiratoires et est causée par une bactérie aérobie stricte, Mycobacterium tuberculosis. Les bactéries se trouvent dans les sécrétions de ceux qui souffrent de la maladie, en particulier dans celle qu'ils expulsent lorsqu'ils toussent. Le contact avec ces sécrétions est la voie d'infection la plus courante.

Les symptômes de la tuberculose sont:

• Toux constante avec expectorations sanglantes
• Fièvre
• Malaise
• Douleur thoracique, en particulier lors de la toux et de la respiration
• Transpiration abondante la nuit.

Lèpre

C'est une maladie bien connue causée par une autre bactérie du genre Mycobacterium, Mycobacterium leprae. C'est une maladie qui a été un fléau pendant des siècles, puisque ceux qui en ont souffert ont été exécrés de la société et contraints de vivre séparés.

Les symptômes les plus courants de la lèpre sont:

• Lésions de couleur claire sur la peau
• Bosses ou nodules sur la peau
• Perte de sensation dans certaines zones
• Épaississement de la peau

Au fil du temps, le tableau clinique s'aggrave, faisant perdre à l'individu la fonctionnalité de ses membres supérieurs et inférieurs, une défiguration causée par des lésions cutanées et une gêne au niveau de la peau, telle qu'une sensation de brûlure constante sur la peau.

Références

1. Camacho, A., Giles, M., Ortegón, M., Palao, M., Serrano, B. et Velásquez, O. (2009) Techniques for the microbiological analysis of food. UNAM Mexique 2e édition.
2. Carrol, K., Hobden, J., Miller, S., Morse, S., Mietzner, T., Detrick, B., Mitchell, T. et Sakanari, J. Medical Microbiology. Mc Graw et Hill. 27e édition
3. Dorronsoro, I. et Torroba L. Microbiologie de la tuberculose. (2007). Annales du système de santé de Navarre. 30 (2).
4. González, P. et Cona, E. (2006). Nocardia asteroides. Journal chilien d'infectologie. 2. 3. 4).
5. Hernández, P., Mayorga, J. et Pérez, E. (2010). Actinomycétome dû à Nocardia brasiliensis. Annales de pédiatrie. 73 (4). 159-228
6. Ryan, K. et Ray, C. (2004). Microbiologie médicale Sherris. Mc Graw Hill. 4e édition.