Caractéristiques des endospores, structure, formation, fonctions

Le endospores Ce sont des formes de survie de certaines bactéries, constituées par des cellules endormies déshydratées et enduites, qui présentent une résistance extrême au stress physique et chimique. Ils sont capables de durer indéfiniment en l'absence de nutriments. Ils sont formés à l'intérieur des bactéries.

Les endospores sont les structures vivantes les plus résistantes connues. Ils peuvent survivre à des températures élevées, à une lumière ultraviolette, à un rayonnement gamma, à la dessiccation, à l'osmose, aux agents chimiques et à l'hydrolyse enzymatique.

Source: Dartmouth Electron Microscope Facility, Dartmouth College [Domaine public]

Lorsque les conditions environnementales le déterminent, les endospores germent, donnant lieu à des bactéries actives qui se nourrissent et se multiplient.

Les endospores sont un type de spore. Il y a des champignons, des protozoaires, des algues et des plantes qui produisent leurs propres types. Les endospores manquent de fonction de reproduction: chaque cellule bactérienne n'en produit qu'un. Dans d'autres organismes, au contraire, ils peuvent avoir une fonction de reproduction.

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Histoire

Au milieu du septième, le marchand des tissus néerlandais et du précurseur de la microbiologie Antonie van Leeuwenhoek, utilisant des microscopes ingénieux conçus et élaborés par lui-même, a été le premier à observer des micro-organismes vivants, notamment des protozoaires, des algaes, des médisse.

En 1859, l'Académie des sciences de France a parrainé un concours dans lequel le chimiste français Louis Pasteur a participé. L'objectif était de faire la lumière à travers une expérience sur la "génération spontanée", une hypothèse millénaire qui a proposé que la vie puisse résulter de "forces vitales" ou de "substances transmissibles" présentes dans le sujet qui ne vivait pas ou ne décomposant pas.

Le Pasteur a montré que, comme dans le cas du vin, de l'air et des particules solides sont la source de microbes qui se développent dans les bouillons de culture précédemment stérilisés avec la chaleur. Peu de temps après, en 1877, le physicien anglais John Tyndall a corroboré les observations de Pasteur, donnant la fente finale à l'hypothèse de génération spontanée.

Tyndall a également apporté des preuves de l'existence de formes bactériennes extrêmement résistantes à la chaleur. Indépendamment, entre 1872 et 1885, le botaniste allemand Ferdinand Cohn, considéré comme le fondateur de la microbiologie moderne, décrit en détail les endospores bactériennes.

Longévité

La plupart des organisations vivent dans des environnements variables dans le temps et l'espace. Une stratégie fréquente pour survivre à des conditions environnementales temporairement inappropriées pour se développer et se reproduire est d'entrer dans un état de latence réversible, au cours desquelles les individus se réfugirent dans des structures de protection et minimisent leur dépense énergétique.

La transition entre le statut actif et letent est métaboliquement coûteuse. Cet investissement est plus grand lorsque les individus doivent construire leurs propres structures de protection, qu'elles soient composées de matériaux exogènes ou biosyntétisés à l'intérieur. De plus, les individus doivent être en mesure de répondre aux stimuli environnementaux qui provoquent la transition.

La latence génère un réservoir d'individus endormis qui peuvent être activés lorsque des conditions favorables réapparaissent. Ces réservoirs permettent la conservation des populations et leur diversité génétique. En ce qui concerne les bactéries pathogènes produisant des endospores, la latence facilite sa transmission et entrave son contrôle.

Les endospores bactériennes peuvent être maintenues viables pendant de nombreuses années. Il a été allégué que les endospores conservées dans de vieux substrats, tels que le pergélisol, les sédiments aquatiques, les dépôts de sels souterrains ou ambre peuvent être maintenus viables pour des milliers et même des millions d'années.

Observation

La visualisation de la position et d'autres caractéristiques des endospores est très utile pour l'identification des espèces de bactéries.

Les endospores peuvent être observées au microscope optique. Dans les bactéries soumises à la coloration du gramme ou du bleu de méthylène, celles-ci se distinguent comme des régions incolores dans la cellule végétative bactérienne. En effet.

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Une méthode de coloration spécifique pour les endospores a été développée, connue sous le nom de coloration différentielle de Schaeffer-Fulton, ce qui les rend clairement visibles. Cette méthode permet de visualiser à la fois celles de la cellule végétative bactérienne et celles qui sont en dehors.

La méthode Schaeffer-Fulton est basée sur la capacité de la malachite verte à teindre le mur des endospores. Après avoir appliqué cette substance, les cellules végétatives sont utilisées pour colorer.

Le résultat est une coloration différentielle des endospores et des cellules végétatives. Le premier acquiert une couleur verte et la deuxième couleur rose.

Structure

Dans la cellule végétative, ou Sporangio, les endospores peuvent être situées terminales, souterraines ou centralement. Cette forme bactérienne a quatre couches: moelle, paroi germinale, cortex et couverture. Dans certaines espèces, il existe une cinquième couche membraneuse externe appelée exosporium, composée de lipoprotéines contenant des glucides.

La médulla ou le centre est le protoplaste de l'Endospora. Contient le chromosome, les ribosomes et un système d'énergie de génération glycolytique. Il peut ne pas avoir de cytocromes, même dans les espèces aérobies.

L'énergie pour la germination est stockée dans le 3-phosphoglycérate (il n'y a pas d'ATP). Il a une grande concentration d'acide dipycoline (5-15% du poids sec de l'endospora).

La paroi germinale de la spore entoure la membrane du compteur. Il contient la peptidoglycane typique, qui pendant la gémination devient la paroi cellulaire de la cellule végétative.

Le cortex est la couche la plus épaisse de l'endospora. Entourer la paroi germinale. Il contient un peptidoglycane atypique, avec moins de fulgonds que le typique, ce qui le rend très sensible à l'autolyse par la douceur, nécessaire à la germination.

La couverture est composée d'une protéine similaire à la kératine qui contient de nombreuses liaisons disulfure intramoléculaires. Entoure le cortex. Son imperméabilité confère une résistance aux attaques chimiques.

Physiologie

L'acide dipicoline semble avoir un rôle dans le maintien de la latence, dans la stabilisation de l'ADN et dans la résistance à la chaleur. La présence de petites protéines solubles dans cet acide sature de l'ADN et la protège de la chaleur, de la dessiccation, de la lumière ultraviolette et des agents chimiques.

La synthèse du peptidoglycane atypique commence lorsqu'un septum asymétrique qui divise la cellule végétative. De cette façon, le peptidoglican. La peptidoglycane protège cela des déséquilibres osmotiques.

Le cortex élimine l'eau du protoplaste, ce qui le rend plus résistant à la chaleur et aux dommages causés par les rayonnements.

Les endospores contiennent des enzymes de réparation de l'ADN, qui agissent pendant l'activation de la moelle et la germination ultérieure.

Sporulation

Le processus de formation d'une endospore à partir d'une cellule bactérienne végétative est appelée sporulation ou sporogenèse.

Les endospores se produisent plus fréquemment lorsque certains nutriments critiques sont rares. Il peut également y avoir une production d'endospores, qui représente l'assurance-vie contre l'extinction, lorsque les nutriments et autres conditions environnementales abondent sont favorables.

La sporulation se compose de cinq phases:

1) Formation septible (membrane de moelle, paroi germinale des spores). Une partie du cytoplasme (future moelle) et un chromosome répliqué sont isolés.

2) La paroi germinale de la spore se développe.

3) Le cortex est synthétisé.

4) La couverture est formée.

5) La cellule végétative se dégrade et meurt, libérant ainsi l'endospore.

Germination

Le processus par lequel une endospora est transformée en cellule végétative est appelée germination. Ceci est déclenché par la rupture enzymatique de l'endospora.

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La germination se compose de trois phases:

1) Activation. Il se produit lorsque l'abrasion, un agent chimique ou des endommagent le toit.

2) germination (ou initiation). Cela commence si les conditions environnementales sont favorables. Le peptidoglycane est dégradé, l'acide dipycholine est libéré et la cellule est hydratée.

3) cassé. Le cortex dégrade et biosynthèse et redémarrage de la division cellulaire.

Pathologie

Bactéries pathogènes Les endospores sont un grave problème de santé en raison de leur résistance au chauffage, au gel, à la déshydratation et aux rayonnements, qui tuent les cellules végétatives.

Par exemple, certaines endospores peuvent survivre plusieurs heures dans l'eau bouillante (100 ° C). En revanche, les cellules végétatives ne résistent pas aux températures supérieures à 70 ° C.

Certaines endospores - produisant des bactéries des genres Clostridium et Bacille Ils excrètent des toxines protéiques puissantes qui provoquent le botulisme, le tétanos et l'anthrax.

Selon le cas, les traitements comprennent le lavage gastrique, le nettoyage des plaies, les antibiotiques ou la thérapie antitoxine. Parmi les mesures préventives figurent l'hygiène, la stérilisation et la vaccination.

Botulisme

Est causé par la pollution avec des spores de Clostridium botulinum. Son symptôme le plus évident est la paralysie musculaire, qui peut être suivie de la mort. Son incidence est faible.

Il existe trois types de botulisme. Le nourrisson est causé par du miel ou d'autres additifs, contaminé par l'air, qui a été ajouté au lait. Pour sa part, la nourriture est produite par la consommation de nourriture contaminée (comme en conserve), crue ou malcollée. Enfin, les blessures sont produites par contact avec la Terre, qui est l'habitat naturel de C. Botule.

Tétanos

Il est provoqué par Clostridium tetani. Ses symptômes comprennent des contractions musculaires très douloureuses (en grec, le mot "tétanos" signifie se contracter) et si forts qu'ils peuvent provoquer une rupture osseuse. C'est souvent fatal. Son incidence est faible.

Les spores infectieuses de C. tétani pénètrent généralement le corps par une blessure, dans laquelle ils germent. Pendant la croissance, ce qui nécessite que la blessure ne soit pas bien oxygénée, les cellules végétatives produisent des toxines tétaniques.

Les bactéries et ses endospores sont courantes dans l'environnement, y compris le sol. Ils ont été trouvés dans les excréments des humains et des animaux.

Anthrax

Il est provoqué par Bacillus anthracis. Ses symptômes varient considérablement selon le milieu et le site de l'infection. C'est une maladie grave et souvent mortelle. Son incidence est modérément élevée, produisant des épidémies chez les animaux et les humains. Au XVIIIe siècle, l'anthrax a décimé les moutons de l'Europe.

Les mammifères herbivores sont leur hôte naturel. Les humains sont infectés par un contact (généralement professionnel) avec des animaux, ou par manipulation ou ingestion de produits d'origine animale.

Il existe trois types d'anthrax:

1) cutané. L'entrée est produite par des blessures. Les ulcères nécrotiques et noirâtres se forment sur la peau.

2) par inhalation. Entrée pendant la respiration. Produit une inflammation et des saignements internes et conduit au coma.

3) gastro-intestinal. Entrée par ingestion. Il produit des ulcères oropharyngés, de graves hémorragies abdominales et de la diarrhée.

Dans environ 95% des cas, l'anthrax humain est cutané. Dans moins de 1%, il s'agit de type gastro-intestinal.

Contrôle

Les endospores peuvent être détruites par la stérilisation des autoclaves, dans laquelle des pressions de 15 psi et des températures de 115-125 ° C pendant 7 à 70 minutes sont combinées. Ils peuvent également éliminer les changements de température et de pression alternés, de sorte qu'il y a la germination des spores suivie de la mort des bactéries végétatives résultantes.

L'acide perracétique est l'un des agents chimiques les plus efficaces pour détruire les endospores. L'iode, dans la teinture (dissous dans l'alcool) ou l'iodoforo (combiné avec une molécule organique) est également généralement mortel pour les endospores.

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La destruction des endospores dans les instruments chirurgicaux est effectivement obtenue en les introduisant dans un récipient dans lequel un plasma est induit (gaz libre riche en radicaux libres), pour lesquels certains agents chimiques sont soumis à une pression négative et à un champ électromagnétique.

La destruction des endospores dans de grands objets, comme les matelas, est obtenue en les exposant pendant plusieurs heures à l'oxyde d'éthylène combiné avec un gaz non inflammable.

Les industries de transformation des aliments utilisent du dioxyde de chlore en solution aqueuse pour fumiger les zones potentiellement contaminées par des endospores d'anthrax.

Le nitrite de sodium ajouté aux produits de viande et l'antibiotique nisin ajouté au fromage, évitez la croissance des bactéries produisantes d'endospores.

Armes biologiques et bioterrorisme

Bacillus anthracis Il est facile de grandir. Par conséquent, pendant les deux guerres mondiales, il a été inclus comme une arme biologique dans les Arsenales d'Allemagne, de Grande-Bretagne, des États-Unis, du Japon et de l'Union soviétique.

En 1937, l'armée japonaise a utilisé l'anthrax comme arme biologique contre les civils chinois en Mandchourie. En 1979, à Sverdlovsk, en Russie, au moins 64 personnes sont décédées en raison de l'inhalation accidentelle de spores d'une souche de B. Anthracis d'origine militaire. Au Japon et aux États-Unis, l'anthrax a été utilisé à des fins terroristes.

D'un autre côté, essayant actuellement d'utiliser les endospores comme véhicule pour les médicaments thérapeutiques et pour les antigènes créés à des fins d'immunisation préventive.

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