Contrôle de la croissance bactérienne par des agents physiques et chimiques

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Contrôle de la croissance bactérienne par des agents physiques et chimiques

مُساهمة  faridmaidi في الثلاثاء 27 يوليو - 23:42

I) Rappels de définitionor

Stérilisation : Tue toutes les bactéries

Désinfecter : Eliminer une partie des bactéries

Septique : Qui renferme des organismes

Aseptique : Stérile

Antisepsie : Désinfection s’appliquant à des tissus vivants

Bactéricide : qui tue les bactéries

Bactériostatique : qui empêche le développement des bactéries.



II) Les agents physiques contrôlant la croissance



1 La chaleur


Son action sur la croissance bactérienne dépend de l'environnement, de l'état des bactéries et de leur nombre. La chaleur agit plus rapidement dans un milieu humide que dans un milieu sec. Un nombre élevé de bactéries augmente la probabilité que des spores se forment, il faut donc une température plus importante pour stériliser un milieu contenant plus de bactéries. La chaleur dénature les protéines bactériennes, dégrade les acides nucléiques et altère les membranes plasmiques.

On distingue 2 types de chaleur:



1.1 Chaleur humide


1.1.1 L'autoclavage


L'autoclavage est une technique très utilisée pour stériliser avec une chaleur humide, le milieu est élevé à 120°C pendant 20 min à haute pression.



1.1.2 La tyndallisation


La tyndallisation est une technique moins agressive car elle met en jeu des pressions plus faibles. Un échantillon est chauffé à 60/70°C pendant 30 minutes 3 fois de suite avec des intervalles d'incubation de 24h à 37°C permettant la germination des spores qui seront détruites lors du chauffage suivant.



1.1.3 La pasteurisation


La pasteurisation se faisait au départ à basse température (LHT: 62-63°C) et permettait l'élimination d'une partie des germes. On a remarqué par la suite que plus le temps de chauffage était court plus les qualités gustatives des aliments étaient conservées, ainsi Soschlet a mis au point pour le lait la pasteurisation haute température (90° pendant 2 secondes) suivie d'un refroidissement brutal (choc thermique). La pasteurisation UHT (Ultra High Température) est employée pour une hausse de la température à 141°C suivie d’un refroidissement brutal. Grâce à la pasteurisation les produits naturels peuvent conserver leur odeur/goût et ne contiennent plus de germes pathogènes, de plus ils ont perdu une partie de leur flore normale. Pasteuriser ne revient pas à stériliser.



1.2 Chaleur sèche


Le flambage de l'oese est un exemple de chaleur sèche. Elle est surtout utilisée pour stériliser des matériaux dans des fours qui doivent atteindre des températures supérieures à 180°C.



2 Les radiations


- Les rayons UV proches de 260nm de longueur d'onde peuvent éliminer les bactéries, on peut donc s'en servir comme agent stérilisant, néanmoins ces rayons traversent très mal la verrerie et les couches épaisses d'eau. On retrouve des lampes UV dans des hôpitaux, dans des hottes aspirantes et au niveau des coudes des canalisations (empêchant le développement de la bactérie responsable de la légionellose par exemple).

- Les rayons γ, des radiations ionisantes servent à stériliser des seringues, des antibiotiques, des viandes...

- Les micro-ondes ne stérilisent pas.



3 Actions physiques mécaniques


3.1 La filtration


Doc 1 : Des filtres très faiblement poreux (≈ 0,2 µm) retiennent les bactéries, le filtrat (sauce, crème, boisson, air dans une hotte) sera dépourvu de bactéries. Une hotte à flux laminaire utilise un filtre qui retient 99,97% des particules de la taille d'une bactérie. Les masques chirurgicaux peuvent aussi être vus comme des filtres bactériens.



3.2 Centrifugation



La centrifugation permet de séparer des bactéries d'une suspension liquide, elles seront alors présentes dans le culot. Cette technique ne stérilise pas et est utilisée avant la pasteurisation pour doubler son efficacité. On parle de bactofugation.



III) Les agents chimiques contrôlant la croissance bactérienne



Ces agents chimiques agissent sur la croissance en :

- Dénaturant les protéines (cas le plus répandu)

- Détruisant les membranes cellulaires

- Interagissant sur le métabolisme.



1 Les alcools


Il s'agit des antiseptiques les plus utilisés, ils sont localement bactéricides mais non sporicides. En Europe l'éthanol à 70° est utilisé alors que l'isopropanol est utilisé aux États Unis.



2 Le chlore et dérivés


Le chlore est utilisé pour désinfecter les eaux, dans l'industrie alimentaire il permet la désinfection des boissons. Il est principalement utilisé pour une forme liquide: l'hypochlorite de sodium (ou eau de javel). Il dénature les protéines bactériennes et est sporicide, c'est un bon désinfectant peu coûteux, bactéricide localement.



3 Iode et dérivés


Il sert à désinfecter les tissus vivants. Avant on utilisait de la teinture d'iode, maintenant on utilise un dérivé moins toxique: la Bétadine, un antiseptique préopératoire.



4 Les métaux lourds


Il s'agit de sels de métaux lourds (mercure → mercurochrome, plus utilisé car toxique). Il en existe des dérivés non toxiques comme l'éosine, leur action est la même sur les cellules humaines et les cellules bactériennes, ils se fixent aux protéines et les dénatures.



5 Les détergents


Ils sont utilisés sur des supports inertes. Il s'agit de sels d'ammonium quaternaires amphiphiles comme le chlorure de benzalkonium. Ils détruisent les membranes cellulaires et sont très polluants.



6 Les aldéhydes


Ils dénaturent les acides nucléiques, les deux plus utilisés sont le formaldéhyde et le glutaraldéhyde, ils sont sporicides, bactéricides et peuvent être mélangés à des détergents.



7 Autres


- Gaz stérilisants : Ils dénaturent les protéines, comme l'oxyde d'éthylène.

- Le sel (NaCl), antimicrobien, bactéricides antifongiques)

- Huiles essentielles, pouvoir bactériostatique



IV) La chimiothérapie antibactérienne: action des antibiotiques


1 Historique


La chimiothérapie est née tardivement au début du XX°s avec un médecin: Ehrlich. Il est le premier à penser qu'une substance chimique pouvait tuer des agents bactériens sans nuire aux cellules humaines. Il a mis au point une substance chimique dérivée de l'arsenic: les arsphénamines qui attaquent un spirochète de la syphilis. Les antibiotiques ont été découverts avec la pénicilline en 1928 par Flemming alors qu'il faisait des travaux sur les staphylocoques. Une moisissure synthétisait la pénicilline. Dans les années 35-40 Florey et Chain ont purifié la pénicilline et l'ont utilisé dans le corps humain. La course à la recherche d'antibiotiques est née. Waksman a découvert la streptomycine issue du Streptomyces, lui valant le prix Nobel de médecine. Dans les années 60-65 apparaissent les premiers antibiotiques synthétisés par l'homme. (Exemple Doc 2)



2 Action des antibiotiques


Un antibiotique est un produit d’origine naturelle, semi-synthétique ou synthétique qui tue les bactéries (bactéricides) ou stop la croissance bactérienne (bactériostatique). Doc 3

On distingue 2 catégories d’antibiotique en fonction de leur spectre d’action :

- Agit sur un nombre restreint de genre bactérien → Spectre d’action étroit

- Agit sur un nombre important de genre bactérien → Spectre d’action large



On peut mesurer l'effet des antibiotiques sur les bactéries à l'aide de :

- La CMI, concentration minimale inhibitrice = plus petite concentration en antibiotique qui bloque la croissance bactérienne en 24h, plus elle est élevée plus l'échec thérapeutique est élevé, et inversement

- La CML, concentration minimale léthale = plus petite concentration en antibiotique qui tue les bactéries en 24h.



Il est préférable d'utiliser des antibiotiques bactériostatiques pour que le système immunitaire d'un individu conserve son efficacité, il est alors juste aidé par l'antibiotique. Un antibiotique bactéricide est plutôt utilisé pour des personnes immunodéprimées. CMI et CML sont mesurées pour chaque antibiotique par le comité de l'antibiogramme de la société française de microbiologie.





2.1 Antibiotique inhibant la synthèse des protéines


Des familles d'antibiotiques se fixent sur les ribosomes des bactéries et vont gêner la traduction. Certains antibiotiques empêchent la formation de liaisons peptidiques entre les acides aminés. Il s'agit principalement d'antibiotiques bactériostatiques comme la tétracycline, l'érythromycine et le chloramphénicol.



2.2 Antibiotique inhibant la synthèse de la paroi bactérienne


Il s'agit d'antibiotiques bactéricides qui agissent pendant la phase exponentielle de la croissance, ces antibiotiques vont bloquer les enzymes responsables des ponts peptidiques au sein de la paroi bactérienne (exemple: pénicilline, céphalosporine).



2.3 Antibiotique inhibant la synthèse des acides nucléiques


Ces antibiotiques vont agir sur les enzymes responsables de la réplication et de la transcription de l'ADN (exemple: quinolone qui inhibe l'ADN girase).



2.4 Antibiotiques responsables de la destruction de la membrane plasmique


Ces antibiotiques se fixent sur la surface d'une bactérie et perturbent les propriétés de perméabilité de la membrane plasmique aboutissant à un choc osmotique (exemple: polymyxines).



2.5 Antibiotique agissant par antagonisme


Certains antibiotiques sont des analogues structuraux à des métabolites particuliers (comme une vitamine) et peuvent bloquer une voie métabolique. On les appelle antimétabolites. Par exemple une molécule prenant la place d'une base azotée ou d'un acide aminé bloque respectivement la synthèse d'un acide nucléique et d'une protéine (exemple: sulfamide ressemblant à une vitamine).



3 Résistance des bactéries aux antibiotiques


Doc 4 : article sur la résistance des bactéries



De plus en plus de bactéries résistent aux antibiotiques. Différents mécanismes peuvent être impliqués :

- Les bactéries empêchent la pénétration des antibiotiques dans la cellule.

Exemple : Dans la paroi des bactéries gram -, des lipides de la membrane externe empêche la pénicilline de pénétrer dans ces bactéries.

- Les bactéries modifient chimiquement l’antibiotique (souvent ce sont des bactéries qui fabriquent l’enzyme qui dénature l’antibiotique)



Exemple : Des bactéries fabriquent la pénicillinase, enzyme qui hydrolyse la pénicilline. Autre phénomène, l’acétylation, les bactéries rajoutent un groupement acétyl qui bloque l’action de l’antibiotique (exemple : chloramphénicol).



- Les bactéries modifient la cible des antibiotiques

- Les bactéries mettent en service une nouvelle voie métabolique, elles court-circuitent la voie bloquée par l’antibiotique.

L’origine génétique de la résistance aux antibiotiques peut être rencontrée aussi bien sur les chromosomes bactériens que sur les plasmides.



- Sur le chromosome bactérien : moins fréquent, lié à des mutations qui rendent les bactéries résistante. Souvent ces mutations modifient la cible de l’antibiotique. Cette résistance se transmet de cellule mère à cellule fille, c’est l’héritabilité verticale.

- Sur les plasmides : Plus fréquent, on les appelle les plasmides R. Ces gènes plasmidiques code souvent pour une enzyme. Les plasmides peuvent se transmettre horizontalement (par conjugaison, transduction [Un virus prend un bout du plasmide et infecte une autre bactérie avec ce bout de plasmide], gènes sauteurs) mais aussi verticalement. Sur un même plasmide, on peut avoir plusieurs gènes de résistances.


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