PROTÉOBACTÉRIES: CARACTÉRISTIQUES, SOUS-PHILES, PATHOGENÈSE - LA BIOLOGIE - 2025

Les protéobactéries sont des phylum bactériens plus grands, complexes et diversifiés parmi les procaryotes. Il comprend environ 384 genres et 1 300 espèces de bactéries à Gram négatif avec une paroi cellulaire constituée principalement de lipopolysaccharides.

Chez l'homme, des protéobactéries sont présentes sur la peau, la cavité buccale, la langue et les voies vaginales, en plus de l'intestin et des fèces. Les protéobactéries sont l'un des phylums les plus abondants du microbiote intestinal humain.

Groupe d'E. Coli (Gammaproteobacteria). Par Photo d'Eric Erbe, colorisation numérique par Christopher Pooley, tous deux de l'USDA, de l'ARS et de l'UEM., via Wikimedia Commons

L'augmentation des proportions normales de bactéries de ce phylum par rapport aux autres (Bacteroidetes et Firmicutes) est associée à des maladies intestinales et extra-intestinales, principalement à phénotype inflammatoire.

Les protéobactéries comprennent une grande variété d'agents pathogènes, tels que les genres Brucella et Rickettsia appartenant à la classe Alphaproteobacteria, Bordetella et Neisseria de la classe Betaproteobacteria, Escherichia, Shigella, Salmonella et Yersinia de la classe Gammaproteobacteria et, enfin, Helicobacter de la classe classe Epsilonproteobacteria.

En plus des agents pathogènes, le phylum protéobactéries comprend des espèces mutualistes telles que les endosymbiontes obligatoires d'insectes, y compris les genres Buchnera, Blochmannia, Hamiltonella, Riesia, Sodalis et Wigglesworthia.

Des études récentes ont conclu que les protéobactéries symbiotiques ont évolué dans la plupart des cas à partir d'ancêtres parasites, ce qui est cohérent avec le paradigme selon lequel les mutualistes bactériens évoluent souvent à partir de pathogènes.

caractéristiques

Les bactéries de ce phylum sont diverses morphologiquement, physiologiquement et écologiquement. Son nom est dérivé de l'ancien dieu grec de la mer Proteus, qui avait la capacité de prendre de nombreuses formes différentes, faisant allusion à la grande diversité de formes de bactéries rassemblées dans ce taxon.

Les cellules peuvent être sous forme de bacilles ou de cocci, avec ou sans prosteca, flagellées ou non, et seules certaines espèces peuvent former des organes de fructification. Ils peuvent être nutritionnellement phototrophes, hétérotrophes et chimiololithotrophes.

Sous-philes

Sur la base de l'analyse phylogénétique du gène de l'ARNr 16S, le phylum des protéobactéries est divisé en 6 classes: Alphaproteobacteria, Betaproteobacteria, Gammaproteobacteria, Deltaproteobacteria, Epsilonproteobacteria et Zetaproteobacteria.

Toutes les classes sont monophylétiques, à l'exception des gammaprotéobactéries qui sont paraphylétiques avec les bêtaprotéobactéries.

Alphaprotéobactéries

La classe Alphaproteobacteria comprend 13 ordres de bactéries. Ils peuvent adopter diverses morphologies telles que pédonculé, étoilé et spiralé. Ils peuvent également former des tiges et des bourgeons, ce qui leur permet d'augmenter leur rapport surface / volume, ce qui leur permet de survivre dans des environnements avec peu de nutriments.

Les alphaprotéobactéries présentent une grande diversité de stratégies métaboliques telles que la photosynthèse, la fixation de l'azote, l'oxydation de l'ammoniac et la méthylotrophie. Les organismes cellulaires marins les plus abondants font partie de ce groupe.

De nombreuses espèces de cette classe de bactéries ont tendance à adopter un mode de vie intracellulaire en tant que mutualistes de plantes ou d'agents pathogènes de plantes ou d'animaux, comme le Rhizobim, qui se forme avec les racines de certaines espèces de plantes ou Wolbachia, un parasite du moustique commun.

Les alphaprotéobactéries ont également été associées au groupe ancestral qui a donné naissance aux mitochondries, les Rickettsiales. D'autres genres, tels que Rickettsia, sont des agents pathogènes.

Bêtaprotéobactéries

Les bêtaprotéobactéries sont formées par 14 ordres de bactéries qui présentent une diversité de formes et de métabolismes. Ils peuvent être aérobies stricts ou facultatifs.

Certaines espèces peuvent être chimioautotrophes, comme le genre Nitrosomonas, qui est un oxydant de l'ammoniac. D'autres sont des phototrophes comme Rhodocyclus et Rubrivivax, qui utilisent la lumière comme source d'énergie.

Les bêtaprotéobactéries interviennent dans la fixation de l'azote, par oxydation de l'ammonium, produisant du nitrite, un composé très important en physiologie végétale.

D'autres espèces peuvent être pathogènes au sein de ce groupe, telles que Neisseriaceae (qui causent la gonorrhée et la méningite), Ralstonia, un phytopathogène des morelles (tomate, pomme de terre) et Burkholderia glumae, qui cause des dommages à la panicule dans le la culture du riz.

Deltaprotéobactéries

Deltaproteobacteria groupe 7 ordres de bactéries gram-négatives. Ils sont anaérobies et sont généralement isolés dans les sédiments des lacs, des marécages et des fonds marins. Ce sont des réducteurs de sulfate et participent au cycle naturel du soufre.

Cette classe comprend des bactéries antérieures à d'autres bactéries, telles que les espèces des genres Bdellovibrio et Myxococcus. Les myxobactéries émettent des spores et se regroupent dans des organes de fructification multicellulaires dans des environnements limités en nourriture. Celles-ci constituent le groupe de bactéries le plus complexe

Epsilonproteobacteria

Les epsilonproteobacteria ne comprennent qu'un seul ordre de bactéries à Gram négatif. Ils ont la forme de minces barres hélicoïdales ou courbes. Certaines espèces sont des symbiotes du tube digestif des animaux, d'autres sont des parasites de l'estomac (Helicobacter spp.) Ou du duodénum (Campylobacter spp.).

Les bactéries de ce groupe habitent des environnements microaérophiles ou anaérobies, tels que les évents hydrothermaux en eaux profondes. Ils sont chimiolytotrophes, car ils tirent leur énergie de l'oxydation du soufre ou de l'hydrogène réduit couplée à la réduction du nitrate ou de l'oxygène. D'autres sont autotrophes et utilisent le cycle de Krebs inverse pour fixer le dioxyde de carbone dans la biomasse.

Pathogénie

Parce que les protéobactéries sont le phylum des bactéries avec le plus grand nombre d'espèces et les plus complexes et diversifiées, elles comprennent une grande variété d'agents pathogènes.

Escherichia coli

Ces bactéries sont excrétées dans les matières fécales des animaux infectés et peuvent survivre dans l'environnement jusqu'à trois jours.

E. coli colonise un nouvel hôte par la voie fécale-orale, en ingérant de la nourriture crue ou de l'eau contaminée, en adhérant aux cellules intestinales et en provoquant la diarrhée chez les personnes touchées.

Les bactéries fécales peuvent coloniser l'urètre et se propager par les voies urinaires vers la vessie et les reins ou la prostate chez l'homme, provoquant une infection des voies urinaires.

Lorsqu'une souche spécifique d'E. Coli, qui contient un antigène capsulaire appelé K1, colonise les intestins du nouveau-né par le vagin de la mère contaminée, une bactériémie se produit, conduisant à une méningite néonatale.

Dans des cas plus rares, les souches virulentes sont également responsables du syndrome hémolytique-urémique, de la péritonite, de la mammite, de la septicémie et de la pneumonie.

Salmonella

Une fois que S. enterica entre dans un nouvel hôte, il commence son cycle d'infection à travers le tissu lymphoïde. Les bactéries adhèrent aux cellules épithéliales intestinales de l'iléon et des cellules M, induisant en elles un réarrangement de leur cytosquelette qui déclenche la formation de grosses ondulations à la surface permettant une endocytose non sélective, pour laquelle les bactéries parviennent à pénétrer dans la cellule.

De même, Salmonella produit des effets cytotoxiques qui détruisent les cellules M et induisent l'apoptose dans les macrophages activés et la phagocytose dans les macrophages non activés, pour lesquels elles sont transportées vers le foie et la rate, où elles se multiplient.

Chez l'homme, S. enterica peut provoquer deux maladies: la fièvre typhoïde, causée par S. enterica sub. enterica sérotypes de Paratyphi ou salmonellose causée par d'autres sérotypes.

Vibrio

La plupart des infections par Vibrio sont associées à une gastro-entérite, mais elles peuvent également infecter des plaies ouvertes et provoquer une septicémie. Ces bactéries peuvent être transportées par les animaux marins et leur ingestion provoque des infections mortelles chez l'homme.

Y. cholerae (l'agent causal du choléra) se propage généralement par l'eau contaminée. D'autres espèces pathogènes telles que V. parahaemolyticus et V. vulnificus sont transmises par des aliments contaminés, généralement associées à la consommation de crustacés insuffisamment cuits.

Les flambées de V. vulnificus sont mortelles et se produisent généralement dans les climats chauds. Après l'ouragan Katrina, à la Nouvelle-Orléans, une épidémie de cette espèce s'est produite.

Helicobacter

Certaines espèces d'Helicobacter vivent dans le tractus gastro-intestinal supérieur et le foie des mammifères et de certains oiseaux. Certaines souches de ces bactéries sont pathogènes pour l'homme et sont fortement associées aux ulcères gastro-duodénaux, à la gastrite chronique, à la duodénite et au cancer de l'estomac.

Les espèces du genre Helicobacter peuvent prospérer dans l'estomac d'un mammifère, produisant de grandes quantités d'uréase, ce qui augmente localement le pH de 2 à 6 ou 7, ce qui en fait un milieu plus compatible.

Y. pylori infecte jusqu'à 50% de la population humaine. On le trouve dans le mucus, sur la surface interne de l'épithélium et parfois dans les cellules épithéliales de l'estomac.

La colonisation de l'estomac par H. pylori peut entraîner une gastrite chronique, une inflammation de la muqueuse de l'estomac au site d'infection.

Yersinia

Le genre Yersinia comprend 11 espèces, dont seuls Y. pestis, Y. pseudotuberculosis et certaines souches de Y. enterocolitica sont d'une importance pathogène pour l'homme et certains animaux à sang chaud.

Y. pestis est l'agent causal de la peste pneumonique, septicémique et bubonique. Le type de peste dépend de la forme d'infection, soit par piqûre de puces infectées (peste bubonique et peste septicémique), soit d'une personne à l'autre par toux, vomissements et éternuements, lorsque la maladie a évolué vers la forme pneumonique (peste pulmonaire ou pneumonique).

La peste pneumonique se produit lorsque les bactéries infectent les poumons, tandis que la peste bubonique se produit lorsque les bactéries pénètrent dans le corps à travers la peau à partir d'une piqûre de puce et voyagent à travers les vaisseaux lymphatiques vers un ganglion lymphatique, provoquant une inflammation. Enfin, la peste septicémique survient en raison d'une infection sanguine, après la piqûre de puces infectées

La pseudotuberculose de Y. est contractée par contact avec des animaux infectés ou par la consommation d'aliments et d'eau contaminés. Elle est à l'origine d'une maladie similaire à la tuberculose, appelée scarlatine, qui affecte les ganglions lymphatiques. Il peut provoquer une nécrose tissulaire localisée, des granulomes dans la rate, le foie et les ganglions lymphatiques.

Les infections à Y. enterocolitica résultent généralement de la consommation de viande de porc insuffisamment cuite ou d'eau, de viande ou de lait contaminés. Les infections aiguës conduisent généralement à une entérocolite auto-limitée ou à une iléite et une adénite terminales chez l'homme. Les symptômes peuvent inclure une diarrhée aqueuse ou sanglante et de la fièvre, semblables à une appendicite ou une salmonellose ou une shigellose.

Références

1. Garrity, Gm, Bell, JA et Lilburn, TG (2004). Aperçu taxonomique des procariotes. Manuel de Bergey de bactériologie systématique, deuxième édition. Springer-Verlag, New York.
2. Rizzatti, G., Lopetuso, LR, Gibiino, G., Binda, C. & Gasbarrini, A. (2017) Proteobacteria: A Common Factor in Human Diseases. Biomed Research International, 2017: 9351507.
3. Sachs, JL, Skophammer, RG, Nidhanjali Bansal et Stajich, JE (2013). Origines évolutives et diversification des mutualistes protéobactériens. Actes de la Royal Society, 281: 20132146.
4. Euzéby, JP (1997). Liste des noms bactériens avec position dans la nomenclature: un dossier disponible sur Internet. Journal international de bactériologie systématique 47, 590-592; doi: 10.1099 / 00207713-47-2-590. Récupéré le 7 octobre 2018.
5. Kelly P. Williams, KP, Sobral, BW et Dickerman AW (2007). Un arbre d'espèces robuste pour les alphaprotéobactéries. Journal of Bacterology, 189 (13): 4578-4586.