Spirochaetes: caractéristiques générales, morphologie, systématique

Spirochaetes est un phylum de bactéries caractérisé par son Gram négatif et son ultrastructure cellulaire unique. Ils possèdent des organites de motilité interne appelés flagelles périplasmiques, qui leur permettent de se plier, de pivoter sur leur axe longitudinal et de se déplacer dans des milieux liquides et semi-solides.

Spirochaetes est l'un des rares phyla bactériens dont les caractéristiques phénotypiques expliquent leurs relations phylogénétiques sur la base de l'analyse de l'ARNr 16S.

Caractéristiques générales

Certains spirochètes pléomorphes libres, tels que Spirochaeta coccoides, n'ont pas les caractéristiques ultrastructurales et éthologiques du phylum, mais l'analyse de la séquence du gène de l'ARNr 16S les situe dans la famille des Spirochaetaceae.

Ils sont chimio-organotrophes. Ils peuvent utiliser des glucides, des acides aminés, des acides gras à longue chaîne ou des alcools gras à longue chaîne comme sources de carbone et d’énergie.

Selon les espèces, ils peuvent se développer dans des conditions anaérobies, microaérophiles, anaérobies facultatives ou aérobies. Certains vivent librement et d'autres ont une association spécifique avec l'hôte, qui peuvent être des arthropodes, des mollusques et des mammifères, y compris l'homme. Certaines espèces sont connues pour être pathogènes.

Ces bactéries constituent un groupe phylogénétiquement vieux et bien différencié, plus lié au phylum Bacteoides et aux Acidobactéries, qu’à d’autres groupes.

C'est un phylum formé uniquement par la classe des Spirochaetia et l'ordre des Spirochaetales, qui comprend quatre familles bien délimitées: les Spirochaetaceae, les Brachyspiraceae, les Brevinemataceae et les Leptospiraceae.

Ils sont allongés et hélicoïdaux (en forme de tire-bouchon), d’une taille allant de 0, 1 à 3 microns de diamètre et de 4 à 250 microns de longueur. Ils ont une membrane externe formée de plusieurs couches appelées enveloppe cellulaire ou gaine externe qui entoure complètement le cylindre protoplasmatique.

Les cellules ont des organites de motilité interne appelées flagelles périplasmiques. Ceux-ci sont insérés à l'intérieur de chaque extrémité du cylindre protoplasmatique et s'étendent le long de la majeure partie de la cellule, se chevauchant dans la région centrale

Dans le cas de la famille des leptospiracées, les flagelles périplasmiques ne se chevauchent pas dans les cellules. Le cylindre protoplasmique et les flagelles sont entourés d'une gaine externe qui présente certaines caractéristiques analogues à la membrane externe des bactéries à coloration à Gram négatif.

Spirochaeta plicatilis, quant à elle, est une espèce de grosse bactérie dans laquelle 18 à 20 flagelles périplasmiques sont insérés près de chaque extrémité du cylindre protoplasmatique.

Systématique

La phylogénie du phylum Spirochaetes est le résultat d'une analyse récente des séquences du gène de l'ARNr 16S. Dans cette tranche, une classe est reconnue, Spirochaetia, et un seul ordre, Spirochaetales.

L'ordre des Spirochaetales comprend quatre familles bien délimitées: Spirochaetaceae, Brachyspiraceae, Brevinemataceae et Leptospiraceae.

Spirochaetaceae

Les bactéries de cette famille sont des cellules hélicoïdales, de 0, 1 à 3, 0 microns de diamètre et de 3, 5 à 250 microns de long. Les cellules n'ont pas d'extrémités crochues comme des membres de la famille des leptospiracées.

Les flagelles périplasmiques sont insérés à l'intérieur de chaque extrémité de la cellule et s'étendent sur presque toute la longueur de la cellule superposée dans la région centrale.

Le diaminoacide présent dans le peptidoglycane est la L-ornithine. Ils sont anaérobies, facultativement anaérobies ou microaérophiles. Ils sont chimio-organotrophes.

Ils utilisent des glucides et / ou des acides aminés comme sources de carbone et d'énergie, mais n'utilisent ni acides gras, ni alcools gras à longue chaîne.

Ils vivent librement ou en association avec des animaux, des insectes et des humains. Certaines espèces sont pathogènes. Les espèces examinées par l'analyse de la séquence de l'ARNr 16S sont distinctes des membres des familles Brachyspiraceae, Brevinemataceae et Leptospiraceae.

Brachyspiraceae

Cette famille comprend un seul sexe, Brachyspira . Ce sont des bactéries de forme hélicoïdale présentant des boucles régulières. Les cellules mesurent entre 2 et 11 microns par 0, 2 à 0, 4 microns.

Ils sont unicellulaires, mais des paires occasionnelles et des chaînes de trois cellules ou plus peuvent être observées dans des cultures en croissance. Dans des conditions de croissance défavorables, des corps sphériques ou ronds se forment.

Ils ont une coloration Gram négatif. Ils sont obligatoires anaérobies ou aérotolérants. Les extrémités des cellules peuvent être émoussées ou pointues.

Les cellules ont une structure typique de cellules spirochètes, composée d'une gaine externe, d'un cylindre hélicoïdal protoplasmatique et de flagelles internes dans l'espace situé entre le cylindre protoplasmique et la gaine externe.

Les cellules du genre Brachyspira ont de 8 à 30 flagelles, selon les espèces. Le nombre de flagelles est généralement en corrélation avec la taille de la cellule, de sorte que les espèces de cellules plus petites ont moins de flagelles.

Les flagelles sont reliés intérieurement, en nombre égal à chaque extrémité de la cellule, ils s'enroulent autour du cylindre protoplasmique et leurs extrémités libres se chevauchent au centre des cellules.

Il croît entre 36 et 42 ° C, avec une température optimale de 37 à 39 ° C. Ils sont chimio-organo-trophiques et utilisent divers glucides pour la croissance. Il a oxydase pour réduire l'oxygène moléculaire.

Brevinemataceae

Cette famille contient un seul genre, Brevinema . Les cellules ont une forme hélicoïdale et ont un diamètre de 0, 2 à 0, 3 µm pour une longueur de 4 à 5 µm, montrant un ou deux tours hélicoïdaux avec des longueurs d'onde irrégulières allant de 2 à 3 µm.

Ils ont des flagelles périplasmiques feuilletés qui confèrent une mobilité aux cellules par flexion, rotation et translation. Ils n'ont pas de tubules cytoplasmiques. Ils sont microaérophiles, associés à l'hôte.

Leptospiraceae

Ce sont des cellules de conformation hélicoïdale droite pouvant mesurer de 0, 1 à 0, 3 µm de diamètre et de 3, 5 à 20 µm de long. Les cellules non mobiles ont des extrémités crochues, tandis que les cellules activement mobiles ont une extrémité antérieure en spirale et un crochet à l'extrémité postérieure de la cellule.

Ils ont un flagelle périplasmique qui est inséré de manière interne à chaque extrémité de la cellule, mais se chevauchent rarement au centre de la cellule. Les flagelles périplasmiques se trouvent le long de l’axe hélicoïdal.

Le diaminoacide présent dans le peptidoglycane est un acide e-diaminopimélique. Ce sont des organismes aérobies ou microaérophiles obligatoires. Ils sont chimio-organo-trophiques.

Ils utilisent des acides gras à longue chaîne et des alcools gras, tels que le carbone et les sources d'énergie. Ils vivent librement ou en association avec des hôtes animaux et humains. Certaines espèces sont pathogènes.

Pathogenèse

La plupart des espèces de phishing de Spirochaetes ne sont pas pathogènes, mais certaines espèces bien connues pour leur pathogenèse se démarquent.

Treponema pallidum (Spirochaetaceae)

C'est l'organisme qui provoque la syphilis. C'est une bactérie mobile qui est généralement acquise par contact sexuel étroit et qui pénètre dans les tissus de l'hôte par l'épithélium squameux ou cylindrique.

La maladie se caractérise par une zone d'ulcération primaire et d'inflammation des parties génitales qui se manifeste par une infection primaire. Les phases ultérieures de cette infection sont caractérisées par des éruptions maculo-papuleuses et une possible réaction granulomateuse avec atteinte du système nerveux central.

D'autres bactéries du genre peuvent provoquer des maladies non vénériennes, telles que la pinta (aussi appelée maladie bleue, carate, empeines, lota, pinto et bac) produites par Treponema carateum ou le pian (ou buba, yaw, framboesia, paw tropique, etc.). polipapilloma tropicum ou thymosis) produit par Treponema pallidum ssp. lieu de rendez-vous

Borrelia burgdorferi (Spirochaetaceae)

Il provoque la maladie de Lyme. Cette espèce possède un noyau unique qui contient un chromosome linéaire et des plasmides linéaires. Les différentes espèces de Borrelia sont transmises par des espèces particulières de tiques du genre Ornithodoros (Argasidae) dans différentes parties du monde.

Ces tiques se trouvent dans les zones de savane sèche et de garrigue, en particulier près des terriers, des grottes, des piles de bois et des arbres morts, ou dans les fissures des murs ou des plafonds et sous les planchers en bois, partout où vivent de petits rongeurs. .

Les espèces réservoirs sont des vertébrés tels que les rats, les souris, les écureuils, les chiens et les oiseaux. Les tiques ingèrent Borrelia sp. en sucant le sang d'animaux infectés ou d'humains.

Ils se nourrissent la nuit, au moins 30 minutes avant de retourner dans leurs abris. L'infection se produit par piqûre, par la salive infectée ou par contamination des muqueuses par des liquides infectés.

Ces bactéries ne sont pas excrétées dans les excréments des tiques. Les tiques restent infectés à vie, même s'ils manquent de sang pendant 7 ans. Ils peuvent être transmis horizontalement entre hommes et femmes; ou verticalement, par les femelles jusqu'à leur progéniture.

Aux stades précoces, la maladie de Lyme se présente sous la forme d'une lésion cutanée distincte appelée érythème migrant, également appelée érythème migraineux chronique. La lésion précoce est caractérisée par une zone étendue d'éruption rouge, souvent avec un centre pâle (hublot) à l'emplacement de la morsure de tique.

Si elle n'est pas traitée, une arthrite érosive semblable à la polyarthrite rhumatoïde et, éventuellement, une encéphalite et une encéphalomyélite progressives chroniques peuvent survenir. D'autres bactéries du genre, telles que B. duttonii, B. hermsii et B. dugesi, peuvent provoquer une fièvre endémique récurrente.

Leptospira spp. (Leptospiraceae)

L'agent causal de la leptospirose, une maladie fébrile qui peut être compliquée dans la méningite aseptique s'il n'est pas traité. Les symptômes d'infection comprennent la fièvre, des frissons et des maux de tête, accompagnés d'une jaunisse occasionnelle.

Les organismes peuvent se propager par les animaux, l'eau ou le sol contaminé par l'urine de chiens, de rats ou de bovins. Les animaux peuvent rester des vecteurs asymptomatiques pendant des années, et les organismes peuvent rester viables après une perte de mois ou de mois.

L’acquisition de maladies est plus courante après les fortes pluies ou les inondations. La période d'incubation peut aller jusqu'à 1 mois.