METABOLISME BIOCHIMIQUE BACTERIEN

1 METABOLISME BIOCHIMIQUE BACTERIEN Dr Il est d fini comme l'ensemble des transformations chimiques (r actions de biosynth se et de d gradation), qui assurent l' laboration des constituants bact riens et leur fonctionnement toutes les r actions chimiques du m tabolisme bact rien sont catalys es par des enzymes sp cifiques. m tabolisme bact rien => caract res d'identification BIOCHIMIQUE => crit res essentiels dans la classification (ou Taxonomie) bact rienne. 1- D finition : - La bact rie produit de l nergie au cours du catabolisme par le biais de r actions EXERGONIQUES.

2 Pour viter toute perte sous forme de chaleur , ces r actions exergoniques (productrices d nergie) sont coupl es des r actions dites ENDERGONIQUES (absorbent l nergie). L nergie est ainsi emmagasin e dans des mol cules d ATP ou imm diatement consomm e dans une r action qui n cessite de l - 2- M tabolisme nerg tique : 2-1- G n ralit s Le m tabolisme nerg tique d une bact rie chimioorganotrophe est constitu d une suite de r actions REDOX avec lib ration d nergie , partant d un substrat organique . Le compos organique peut tre : un hydrate de carbone ( surtout le glucose) source la plus importante d nergie un acide amin un acide gras un alcane une base purique ou pyrimidique ATP ADP+Pi SH2 S+ Energie A AH2 + Energie 2H +2e Les r actions redox productrices d nergie sont int gr es dans 2 types de processus nerg tiques : La Fermentation et la Respiration La fermentation a t d finie par Pasteur comme la vie sans air.

3 C est une oxydation biologique au cours de laquelle l accepteur final d H2 et d est un compos organique.. ADP+Pi SH2 S H2 S ATP 2H +2e S Les voies fermentaires se d roulent au sein du cytoplasme bact rien. L nergie est produite par Phosphorylation au niveau du substrat. Le bilan nerg tique est r duit. La Respiration est l ensemble des voies m taboliques au cours desquelles l oxyg ne mol culaire ou des compos s oxyg n s inorganiques ou ioniques jouent le r le d accepteur d lectrons et d H2 dans les r actions redox. Ces voies sont li es la membrane cytoplasmique de la bact rie.

4 L nergie est produite par phosphorylation dite oxydative et lib r e par paliers via une cha ne de transfert d lectrons ; Le bilan nerg tique est lev . On distingue 3 principales voies enzymatiques , localisation cytoplasmique , qui oxydent le glucose en acide pyruvique , v ritable plaque tournante du m tabolisme et situ au carrefour du m tabolisme interm diaire : 2-2- Voies du M tabolisme interm diaire Le Pyruvate est le point d aboutissement oblig de toutes les voies de d gradation du Glucose et des voies d oxydation de nombreux acides amin s. Il est transform en Acetyl~CoA par d carboxylation oxydative.

5 2-3- La respiration : 2-3-1- Le cycle de Krebs : 2-3-2- La cha ne respiratoire : C est la cha ne cytochromique de transfert des lectrons , laquelle sont associ s des phosphorylations oxydatives . Ses composants sont dispos s de fa on s quentielle en fonction de leur potentiel redox. Le mouvement des lectrons ou des protons le long de la cha ne s effectue graduellement partir des constituants les plus lectron gatifs pour aller vers le constituant le plus lectropositif (O2). Ces composants sont des enzymes associ s des groupements prosth tiques et qui agissent comme transporteurs d lectrons.

6 ADP ATP ADP ADP ATP ATP cytochromes : Syst mes redox qui transf rent des lectrons et ne sont pas capables de transporter de l hydrog ne. Ce sont des prot ines dont le groupement prosth tique est une protoporphirine portant un atome de fer central qui participe au transport lectronique. Cette protoporphirine s appelle H me quand le fer est l tat Fe++ (ferreux) et H mine lorsque le fer est l tat Fe+++ (oxyd ou ferrique). De nombreux cytochromes ont t d crits chez les bact ries : a , a3, b, c , o. Le cytochrome terminal qui joue le r le d accepteur final d lectron est appel Cytochrome Oxydase.

7 La respiration se fait donc en 2 tapes : 1) Le cycle tricarboxylique de Krebs , avec lib ration de CO2 par oxydation coupl e la r duction de 3 NAD+ et de 1 FAD+ par tour de cycle . 2) La cha ne respiratoire avec coenzymes de d shydrog nases , Quinones et cytochromes . Selon l accepteur final d lectrons et d H2 , on peut distinguer : 1) Dans la respiration a robie , l accepteur final est l O2 2) Dans la respiration ana robie , l accepteur final est un compos inorganique ou ionique (NO3- fumarate) Quelques types de chaines respiratoires Flavoproteine Fe/s Coenzyme Q Fumarate r ductase Cyt b Cyt b Cyt b Cyt b Cyt o Cyt c Cyt a + a3 Nitrate r ductase succinate fumarate NO3- NO2- +H2O O2 2H+ 2H+ 2H+ 2H+ H2O O2 H2O NADH + H+ NAD+ 1 2 3 4 1- respiration a robie ( ) 2- Respiration a robie strict 3- Respiration nitrate ( ) 4- Respiration fumarate ( )

8 2H+ La premi re tape comporte les diff rents voies du m tabolisme interm diaire qui aboutissent au Pyruvate . Puis viennent les r actions de r duction du Pyruvate qui diff rentient les bact ries fermentaires car elles conduisent des produits finals divers , soit uniques , soit plus souvent m lang es . On distingue , selon la nature des produits finals de fermentation : 2-4- Fermentation du Glucose : * la fermentation Acides complexes C'est le type de fermentation le plus r pandu chez les bact ries. Elle peut se pr senter sous 2 formes possibles: - fermentation Acide Mixte :caract ristique des Enterobact ries VP(-) - fermentation butan diolique : Les Enterobacteries VP+ , Listeria monocytogenes,la plupart des Vibrio et Aeromonas 2-5-1- preuve de HUGH et LEIFSON : Milieu d Etude de la Voie d Attaque des Glucides ( ) : G loses molles , faiblement pepton e , additionn es de glucose 1%, coul es en culot , fondues au moment de l emploi.

9 L ensemencement se fait par piq re centrale de 2 tubes de milieu , partir d une suspension riche du germe tudier. Un tube est laiss ouvert O , l autre est ferm par une couche de vaseline F . 2-5- Tests d exploration du m tabolisme nerg tique : 2-5-3- Recherche de la catalase : on met en pr sence une colonie microbienne et une goutte d eau oxyg n sur une lame . L apparition de bulles d air signe la pr sence d une catalase . Attention : ne pas pr lever la culture partir d une g lose au sang. Catalase + Catalase - GN non ensemenc e Enterococcus faecalis Culture sur G lose au sang 2-5-4- Test de GRIESS-ILOSWAY : Bouillon Nitrate 1%o KNO3 ensemenc partir de la souche tudier R actifs de r v lation : Acide Sulfanilique et alpha-naphtylamine Poudre de Zinc 2-5-4- Etude de la voie fermentaire des Acides complexes: Bouillon CLARK et LUBS Bouillon CLARK et LUBS inocul par une goutte d une suspension trouble de bact ries.

10 Apr s 18h 37 C, on divise le bouillon dans 2 tubes st riles. Chaque tube sert r v ler une des 2 voies : - Voie des Acides mixtes : Addition d une goutte de ROUGE de METHYL (test au RM) - Voie Butyl ne-Glycolique : Addition de 2 gouttes de KOH 10% et d Alpha-naphtol ( R action de VOGES-PROSKAUER) Test n gatif Test positif 2-5-5- Utilisation du Citrate comme seule source de Carbone : Milieu au Citrate de SIMMONS ou au Citrate de KRISTENSEN Milieu au Citrate de SIMMONS 3-2- L tude de l attaque des sucre en : - Milieux glucidiques g los s simples : g lose + sucre + indicateur de pH (exemple.)