BACTÉRIES ANAÉROBIES: CARACTÉRISTIQUES, TYPES, ESPÈCES, CULTURE - LA BIOLOGIE - 2025

Les bactéries anaérobies sont celles qui n'utilisent pas d'oxygène dans leurs processus métaboliques. En fait, bon nombre de ces bactéries ne peuvent survivre dans des environnements où cet élément est présent, car il leur est toxique.

L'un des processus métaboliques mis en œuvre par ce type de bactéries et qui a été le plus étudié est la fermentation. Il s'agit d'un procédé qui a un grand nombre d'applications au niveau industriel, liées à la production de boissons alcoolisées, de yaourts et de vinaigre, entre autres produits.

Bacteroides, un genre de bactéries anaérobies. Source: gouvernement américain

De même, bon nombre de ces bactéries ont leur habitat naturel dans le corps humain, se trouvant principalement dans le tractus gastro-intestinal. Certains sont inoffensifs, mais d'autres provoquent diverses pathologies dans le corps, dont beaucoup peuvent entraîner la mort.

caractéristiques

Les bactéries anaérobies sont parmi les premiers êtres vivants à émerger sur la planète. Fait important, il y a des milliers d'années, lorsque les premières formes de vie ont commencé à émerger, les niveaux d'oxygène dans l'atmosphère étaient vraiment bas. Pour cette raison, les premiers organismes qui ont été développés avaient d'autres mécanismes cellulaires pour obtenir de l'énergie.

En fait, pour de nombreuses espèces qui composent le groupe des bactéries anaérobies, l'oxygène est hautement toxique. C'est pourquoi certaines bactéries se trouvent dans des habitats où il n'y a pas d'oxygène présent.

De même, il existe des bactéries anaérobies qui favorisent la vie en présence de très petites quantités d'oxygène, de sorte qu'elles peuvent être localisées dans une plus grande variété d'environnements. Certaines de ces bactéries font partie du microbiote humain ordinaire, notamment au niveau de la cavité buccale et du tractus gastro-intestinal.

En revanche, ces bactéries effectuent des fermentations. Il s'agit d'un processus catabolique par lequel les composés organiques sont dégradés en composés plus simples en l'absence d'oxygène. Elle est réalisée principalement par des bactéries anaérobies.

De même, il n'y a pas de type unique de fermentation. Selon le produit obtenu, il en existe plusieurs types, tels que la fermentation acétique, lactique et alcoolique, entre autres.

Dans ces bactéries, les différents systèmes enzymatiques fonctionnent parfaitement en l'absence d'oxygène. C'est parce qu'ils utilisent d'autres composés tels que le fumarate, le nitrate ou le sulfate comme accepteurs d'électrons.

Il convient de mentionner que de nombreuses bactéries anaérobies constituent des agents pathogènes humains. Parmi les plus connues et étudiées, on peut citer les espèces des genres Porphyromonas, Clostridium et Prevotella, entre autres.

Types de bactéries anaérobies

Beaucoup de bactéries anaérobies ne peuvent pas résister à être dans des environnements où il y a de l'oxygène, car cela est toxique pour elles. Cependant, il y en a aussi, bien qu'ils n'utilisent pas d'oxygène, ils peuvent survivre dans des environnements où il existe différentes concentrations de ce gaz.

Dans cet esprit, les bactéries anaérobies peuvent être divisées en trois types: anaérobie obligatoire, aérotolérante et anaérobie facultative.

Anaérobies obligatoires

Ils sont également connus sous le nom de bactéries anaérobies strictes. Ce sont ceux qui n'utilisent l'oxygène pour aucun processus métabolique. Votre tolérance à ce gaz est variable. Selon cela, les bactéries anaérobies obligatoires sont classées en:

- Strict: ne tolère que des concentrations d'oxygène inférieures à 0,5%.

- Modérés: ils peuvent tolérer des concentrations d'oxygène comprises entre 2 et 8%.

Anaérobies aérotolérants

Ce sont des bactéries qui, bien qu'elles n'utilisent pas d'oxygène pour effectuer un processus cellulaire, peuvent vivre dans des habitats où il est présent. Un exemple classique de ce type de bactérie est Pronibacterium acnespio, qui provoque de nombreux cas d'acné.

Anaérobies facultatives

Les bactéries anaérobies facultatives n'utilisent pas d'oxygène pour leurs processus métaboliques, mais elles peuvent vivre en présence, car il n'est pas toxique pour elles. Ils effectuent principalement le processus de fermentation pour obtenir l'énergie nécessaire. Parmi les bactéries anaérobies facultatives les plus connues, on trouve Escherichia coli et Staphylococcus aureus.

Espèces de bactéries anaérobies

Pour faciliter l'étude des bactéries anaérobies, elles peuvent être regroupées en fonction de leur forme et de leur coloration en: cocci à Gram négatif, cocci à Gram positif, bâtonnets à Gram négatif et bâtonnets à Gram positif.

-Gram négatif cocos

Au sein de ce groupe se trouvent plusieurs genres tels que Veillonella et Megasphaera.

Veillonella

Il s'agit d'un genre de bactéries à Gram négatif bien connu pour son potentiel fermentaire. Ces bactéries fermentent le lactate en acétate et propionate par une voie métabolique connue sous le nom de voie méthylmalonyl-CoA.

De même, ils font partie intégrante du microbiote de certaines parties du corps telles que la cavité buccale et le tractus gastro-intestinal.

-Gram positif cocos

Ce sont des bactéries de forme ronde qui, lorsqu'elles sont colorées avec le pigment gramme, adoptent une couleur violette caractéristique.

Anaerococcus

Les bactéries de ce genre font partie de la flore bactérienne du corps humain. Cependant, il est possible que ce soit la cause de certains processus pathologiques. Cette bactérie a été isolée de pertes vaginales, d'abcès ovariens et de certaines plaies chroniques.

De même, dans différentes études de cas cliniques, il a été établi que les espèces de ce genre peuvent provoquer un large éventail d'infections dans les voies urinaires, ainsi que dans le sang.

Pepto-streptocoque

C'est un genre de bactéries qui provoquent fréquemment le développement de pathologies chez l'homme. De plus, ils font partie du microbiote de certaines muqueuses du corps, telles que l'oropharynx et la génito-urinaire.

-Bacilles Gram négatif

Ce sont des bactéries qui ont une forme de bâtonnet allongé et qui se caractérisent par l'acquisition d'une couleur fuchsia lorsqu'elles sont soumises au processus de coloration de Gram. Ce groupe de bactéries anaérobies englobe plusieurs genres.

Prevotella

C'est un genre de bactéries que l'on trouve fréquemment en tant que composants de la flore bactérienne de la cavité buccale, du tractus gastro-intestinal et de la cavité vaginale. Malgré cela, lorsque les conditions corporelles normales changent, ces bactéries prolifèrent de manière incontrôlable.

Lorsque cela se produit, Prevotella provoque le développement de certaines infections, les plus courantes étant celles qui surviennent au niveau de la muqueuse parodontale. Ils ont également été isolés chez des patients atteints de polyarthrite rhumatoïde.

-Bacilles Gram positif

Ce groupe comprend des bactéries en forme de bâtonnet qui ont une couche épaisse de peptidoglycane dans leur paroi cellulaire qui retient les particules de colorant gramme, lui donnant une couleur violette. Ce groupe comprend une grande variété d'espèces qui causent diverses maladies et pathologies chez l'homme.

Clostridium botulinum

C'est une bactérie à Gram positif qui se caractérise par la production de spores, qui constituent un agent infectieux pour l'homme. De la même manière, cette bactérie synthétise et libère certaines toxines, dont la fonction principale est de paralyser les muscles.

Parmi les maladies que génère cette bactérie, on peut citer le botulisme alimentaire, qui affecte le tractus gastro-intestinal, et le botulisme infantile, qui touche les jeunes enfants et est causé par l'ingestion directe de spores.

Clostridium tetani

Cette bactérie est bien connue dans le domaine médical et a fait l'objet de nombreuses études sur les effets qu'elle génère sur l'organisme. Comme le reste des bactéries du genre Clostridium, cette bactérie produit des endospores, qui sont très résistantes aux composants environnementaux.

Clostridium tetani. Source: Fournisseur (s) de contenu: CDC

De même, cette bactérie provoque une pathologie chez l'homme connue sous le nom de tétanos. Cette maladie est causée par l'entrée de spores dans le corps, qui germent et commencent à synthétiser et à libérer les toxines de cette espèce.

Lorsque cela se produit, les spores interfèrent avec la transmission de l'influx nerveux, provoquant un spasme douloureux des muscles.

Différences avec les bactéries aérobies

La principale différence entre les bactéries anaérobies et les bactéries aérobies se réfère à l'utilisation d'oxygène et à la capacité de se développer en présence ou en l'absence de cet élément.

En ce sens, les bactéries anaérobies n'utilisent d'oxygène pour aucun de leurs processus internes de production d'énergie. Au contraire, les bactéries aérobies l'utilisent comme accepteur d'électrons pendant le processus de respiration cellulaire, au moyen duquel elles dégradent des molécules de composés organiques tels que le glucose, obtenant une grande quantité d'énergie.

De même, il existe des bactéries anaérobies qui, en plus de ne pas utiliser d'oxygène dans leurs divers processus, ne peuvent pas se trouver dans des environnements riches en oxygène, car cet élément leur est hautement toxique. Au lieu de la respiration cellulaire, ils effectuent une fermentation.

Une autre différence notable entre les deux types de cellules concerne leur habitat. Les bactéries aérobies se trouvent dans des environnements où l'oxygène est largement disponible, tandis que les bactéries anéroïdes survivent dans des environnements où il y a une absence totale d'oxygène ou où les concentrations d'oxygène sont très faibles.

Culture de bactéries anaérobies

La culture de bactéries anaérobies est un processus dans lequel toutes les précautions nécessaires doivent être suivies pour éviter de se tromper. Ici, il est important de garder à l'esprit que certaines espèces de bactéries anaérobies ne peuvent avoir aucun type de contact avec l'oxygène, car cela peut être un agent toxique pour elles.

L'un des éléments à prendre en compte lors de la réalisation d'une culture en laboratoire est le milieu de culture à utiliser. Chaque groupe de bactéries a certaines exigences spécifiques.

Média culturel

À l'heure actuelle, de nombreux milieux de culture peuvent être utilisés pour le semis de tout type de bactéries. Dans le cas particulier des bactéries anaérobies, le milieu de culture nécessite l'ajout d'un réducteur, tel que le thioglycolate ou la cystéine.

De même, pour optimiser les résultats attendus, un indicateur redox peut être ajouté, qui montre la présence éventuelle d'oxygène, comme la résazurine.

Les milieux de culture les plus utilisés et recommandés pour l'ensemencement des bactéries anaérobies sont:

- Gélose au sang pour anérobiose: contient, entre autres, un extrait de viande, un extrait de levure, du NaCl, du glucose et de la peptone, entre autres.

- Gélose au chocolat: elle n'est pas largement utilisée pour cultiver des bactéries anaérobies. Cependant, grâce à ses composants il est possible de les faire pousser là-bas.

- Gélose à l'alcool éthylphénylique avec du sang: ce milieu est largement utilisé pour bien isoler les bactéries anaérobies.

- Gélose Columbia avec colistine et acide nalidixique.

- Thioglycollate: il est généralement enrichi en L-cystine, hémine et vitamine K.

- Gélose KVLB (kanamycine, vancomycine, sang laqué): spécifiquement pour les bacilles à Gram négatif.

Processus

Une fois le milieu de culture à utiliser sélectionné, en fonction des bactéries à cultiver, la procédure peut commencer. En ce sens, un environnement totalement anaérobie doit être créé, dans lequel il n'y a pas d'oxygène. Pour y parvenir, deux procédures peuvent être suivies:

- Méthode à l'hydroxyde de sodium - acide pyrogallique: cette méthode est basée sur l'obtention d'un environnement anaérobie par réaction chimique, utilisant, à la place d'un réducteur, un catalyseur. C'est une procédure délicate et potentiellement dangereuse.

- Utilisation de flacons anaérobies: ce type de flacons est très utile pour la culture d'organismes anaérobies. Cependant, il n'est utilisé qu'avec des organismes capables de résister au contact léger avec de faibles niveaux d'oxygène.

De même, une sorte de vide doit être créé pour procéder à la cultivation. Cela peut se faire de plusieurs manières: en remplaçant l'oxygène par d'autres gaz, en absorbant l'oxygène par des méthodes chimiques ou biologiques ou en utilisant des agents réducteurs.

Culture de Clostridium perfringens. Source: Crédit photo: Fournisseur (s) de contenu: CDC / Dr. Stuart E. Starr

Une fois ces étapes réalisées, l'inoculation est réalisée pour incuber la culture et attendre le temps raisonnable pour étudier les colonies obtenues. Le temps d'attente dépendra de l'espèce qui est cultivée.

Il existe des espèces à croissance rapide (18 à 24 heures) telles que Clostridium perfringens et d'autres à croissance lente (5 à 7 jours) telles que Propionibacterium.

Méthodes de comptage des plaques

Ces méthodes sont utilisées pour connaître le nombre approximatif de micro-organismes trouvés dans une culture. Dans le cas des bactéries anaérobies, il existe plusieurs techniques permettant le comptage.

Cependant, étant donné que beaucoup de ces bactéries ne peuvent pas entrer en contact direct avec l'oxygène car il est toxique, il faut faire très attention lors de la pratique de ces techniques.

En ce sens, deux méthodes seront décrites ici: le nombre le plus probable (pour l'aérobic strict) et la méthode d'étalement des plaques (pour les anaérobies facultatifs et microaérophiles).

Méthode numérique la plus probable

Cette technique est basée sur la détermination de la présence ou de l'absence de micro-organismes dans un échantillon. Cela se fait par répliques de solutions consécutives. Le principe derrière cette méthode est qu'une seule cellule vivante peut se développer, produisant ainsi une culture trouble.

Pour mener à bien ce processus, il est nécessaire de faire une série de dissolutions en série de l'échantillon de culture. Pour cela, il est important d'utiliser un milieu de culture liquide aux besoins nutritionnels. Une fois cela fait, les tubes à essai sont incubés en attendant que les micro-organismes se développent.

Une fois le délai raisonnable écoulé, les tubes à essai dans lesquels une ou plusieurs cellules bactériennes ont été inoculées apparaîtront troubles.

Au fur et à mesure que les tubes dans lesquels le facteur de dissolution augmente sont passés en revue, ils deviennent progressivement moins troubles, car ils contiennent de moins en moins de cellules bactériennes. C'est le cas jusqu'à ce qu'un point soit atteint où il n'y aura plus ou un seul micro-organisme.

Enfin, l'estimation de la densité de population est obtenue à partir du modèle d'occurrence dans les solutions en série et à l'aide d'un tableau probabiliste standard conçu à cet effet.

Méthode d'étalement de la plaque

C'est une méthode assez simple. Tout d'abord, plusieurs boîtes de Pétri avec le milieu de culture doivent être disposées de manière ordonnée. Par la suite, 1 mL de solution est inoculé dans chaque capsule. Il est important de noter que les solutions contiennent le microorganisme à compter.

Puis, à l'aide d'une tige de verre, le matériel ensemencé est étalé de manière homogène sur toute la surface du milieu de culture.

Enfin, les boîtes de Pétri sont incubées dans les conditions requises pendant le temps nécessaire à chaque type de microorganisme. Enfin, les colonies générées sont comptées.

Maladies causées

Beaucoup de bactéries anaérobies sont des agents pathogènes connus de l'homme et provoquent des maladies et des pathologies qui peuvent même compromettre la vie de l'individu.

Infections au niveau de la cavité buccale

La cavité buccale est l'environnement idéal pour de nombreuses bactéries anaérobies, qui y prolifèrent et génèrent certaines pathologies telles que la parodontite, la gingivite nécrosante et les abcès, entre autres.

La plupart de ces infections se manifestent par des douleurs, des lésions de la muqueuse et une suppuration du pus, avec pour conséquence une augmentation de la température corporelle.

Parmi les bactéries responsables, Porphyromonas gingivalis est la plus fréquemment isolée dans ces lésions.

Infections intestinales

L'une des voies d'infection de ce type de bactéries est l'ingestion, soit des spores (dans le cas des bactéries sporulées), soit des aliments et de l'eau contaminés.

Dans ces cas, les bactéries s'ancrent dans l'intestin et commencent à endommager la muqueuse intestinale, déclenchant des symptômes tels que: fièvre, douleurs abdominales, selles liquides, ballonnements, nausées et malaise général.

Les bactéries anaérobies qui peuvent générer ce tableau clinique sont Clostridium difficile et Escherichia coli, entre autres.

Infections cutanées

Certaines de ces bactéries, lorsqu'elles entrent en contact avec une plaie ouverte, peuvent l'infecter. Si cela se produit, des infections cutanées graves peuvent être générées, telles que la gangrène gazeuse, dont l'agent causal est Clostridium perfringes.

Les symptômes de la gangrène gazeuse comprennent: des cloques remplies de liquide sanglant, un emphysème sous-cutané, une douleur intense et une forte fièvre, entre autres.

Une autre pathologie causée par des bactéries anaérobies au niveau cutané est la fasciite nécrosante, dans laquelle l'infection se propage au-delà du tissu cutané, affectant même le fascia qui entoure les muscles.

Les symptômes comprennent une douleur aiguë, un érythème sévère, des cloques et le plus souvent une gangrène. Parmi les agents responsables de cette pathologie se trouve Staphylococcus aureus.

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