Protéobactéries: caractéristiques, taxonomie, subfilos, pathogenèse

Les protéobactéries constituent le phylum de bactéries le plus étendu, le plus complexe et le plus diversifié parmi les organismes procaryotes. Il comprend environ 384 genres et 1300 espèces de bactéries à gram négatif dont la paroi cellulaire est constituée principalement de lipopolysaccharides.

Chez l'homme, les protéobactéries sont présentes dans la peau, la cavité buccale, la langue et le tractus vaginal, ainsi que dans les intestins et les selles. Les protéobactéries sont l’un des phylums les plus abondants dans le microbiote intestinal humain.

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

Une grande variété d'agents pathogènes sont inclus dans les Protéobactéries, 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 des Classe Epsilonproteobacteria.

Outre les agents pathogènes, le phylum des protéobactéries comprend des espèces mutualistes telles que les endosymbiontes obligatoires des insectes, notamment 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 d'ancêtres parasitaires, ce qui est cohérent avec le paradigme selon lequel les mutualistes bactériens évoluent souvent à partir d'agents pathogènes.

Caractéristiques générales

Les bactéries de ce phylum sont diverses sur le plan morphologique, physiologique et écologique. Son nom est dérivé de l'ancien dieu grec de la mer, Proteus, qui avait la capacité d'assumer de nombreuses formes différentes, en référence à la grande diversité de formes de bactéries rassemblées dans ce taxa.

Les cellules peuvent être sous forme de bacilles ou de cocci, avec ou sans prostéca, flagellées ou non, et seules certaines espèces peuvent former des fructifications. Ils peuvent être une nutrition phototrophe, hétérotrophe et chimiolithrophe.

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.

Alphaproteobacteria

La classe des alphaprotéobactéries comprend 13 ordres de bactéries. Ils peuvent adopter différentes morphologies telles que harcelé, étoilé et en spirale. Ils peuvent également former des tiges et des boutons, ce qui leur permet d’augmenter leur rapport surface / volume, leur permettant ainsi de survivre dans des environnements contenant 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. Ce groupe comprend les organismes cellulaires marins les plus abondants.

De nombreuses espèces de cette classe de bactéries adoptent généralement un mode de vie intracellulaire en tant que mutualistes de plantes ou agents pathogènes des plantes ou des animaux, telles que Rhizobim, qui se forme avec les racines de certaines espèces de plantes ou Wolbachia, un parasite du moustique commun.

Il a également été associé aux Alphaprotéobactéries au groupe ancestral à l'origine des mitochondries, les Rickettsiales . D'autres genres, tels que Rickettsia, sont pathogènes.

Betaproteobacteria

Les Betaproteobacteria 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 chimio-autotrophes, comme le genre Nitrosomonas, qui est un oxydant ammoniacal. D'autres sont des phototrophes tels que Rhodocyclus et Rubrivivax, qui utilisent la lumière comme source d'énergie.

Les bêtaprotéobactéries interviennent dans la fixation de l'azote, par l'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 les Neisseriaceae (responsables de la gonorrhée et de la méningite), le Ralstonia, un agent pathogène d'origine végétale des Solanacées (tomate, pomme de terre) et le Burkholderia glumae, qui endommagent le panicule. culture du riz.

Deltaproteobacteria

Les Deltaprotéobactéries regroupent sept ordres de bactéries à Gram négatif. Ils sont anaérobies et sont généralement isolés dans les sédiments de lacs, de marécages et de fonds marins. Ils sont des réducteurs de sulfate et participent au cycle naturel du soufre.

Cette classe comprend les bactéries prédatrices d'autres bactéries, telles que les genres Bdellovibrio et Myxococcus. Les myxobactéries émettent des spores et sont regroupées dans des fructifications multicellulaires, dans des environnements où la nourriture est limitée. 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 fines barres hélicoïdales ou incurvées. 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 cheminées hydrothermales des grands fonds marins. Ils sont chimiototrophes, car ils tirent leur énergie de l'oxydation du soufre ou de l'hydrogène réduit couplée à la réduction des nitrates ou de l'oxygène. D'autres sont autotrophes et utilisent le cycle de Krebs inverse pour fixer le dioxyde de carbone dans la biomasse.

Pathogenèse

Les protéobactéries étant à la limite des bactéries comptant le plus grand nombre d’espèces, les plus complexes et les plus diversifiées, elle comprend une grande variété de pathogènes.

Escherichia coli (Enterobacteriaceae, Gammaproteobacteria)

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 mangeant des aliments crus ou de l'eau contaminée, en adhérant aux cellules de l'intestin et en produisant la diarrhée chez les personnes touchées.

Les bactéries fécales peuvent coloniser l'urètre et se propager à travers 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, à travers le vagin de la mère contaminée, une bactériémie se produit, entraînant une méningite néonatale.

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

Salmonella (Enterobacteriaceae, Gammaproteobacteria)

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 grandes ondulations à la surface, permettant une endocytose non sélective, par laquelle des bactéries peuvent pénétrer dans la cellule. .

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

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

Vibrio (Vibrionaceae, Gammaproteobacteria)

La plupart des infections à 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 consommation provoque des infections mortelles chez l'homme.

Y. cholerae (l'agent responsable du choléra) est généralement transmis par l'eau contaminée. D'autres espèces pathogènes telles que V. parahaemolyticus et V. vulnificus se transmettent par des aliments contaminés, généralement associés à la consommation de fruits de mer insuffisamment cuits.

Les éclosions de V. vulnificus sont mortelles et se produisent généralement dans les climats chauds. Après l’ouragan Katrina à la Nouvelle-Orléans, un foyer de cette espèce s’est déclaré.

Helicobacter (Helicobacteraceae, Epsilonproteobacteria)

Certaines espèces d’ Helicobacter vivent dans le tractus gastro-intestinal supérieur et dans le foie de mammifères et de certains oiseaux. Certaines souches de ces bactéries sont pathogènes pour l'homme et sont fortement associées aux ulcères peptiques, 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 en produisant de grandes quantités d'uréase, ce qui élève 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, à la surface interne de l'épithélium et parfois à l'intérieur des cellules épithéliales de l'estomac.

La colonisation de l'estomac par H. pylori peut provoquer une gastrite chronique, une inflammation de la muqueuse de l'estomac sur le site de l'infection.

Yersinia (Yersiniaceae, Gammaproteobacteria)

Le genre Yersinia comprend 11 espèces, parmi lesquelles seules Y. pestis, Y. pseudotuberculosis et certaines souches de Y. enterocolitica ont une importance pathogène pour l'homme et certains animaux à sang chaud.

Y. pestis est l’agent responsable des pestes pneumonique, septicémique et bubonique. Le type de peste dépend de la forme de l'infection, soit par la piqûre de puces infectées (peste bubonique et peste septicémique), soit d'une personne à l'autre en cas de toux, de vomissement et d'éternuement, lorsque la maladie a progressé vers la forme pneumonique. (peste pulmonaire ou pneumonique).

La peste pneumonique se produit lorsque la bactérie infecte les poumons, tandis que la peste bubonique se produit lorsque les bactéries pénètrent dans le corps par la peau suite à la piqûre d'une puce et traversent les vaisseaux lymphatiques vers un ganglion lymphatique, provoquant une inflammation. Enfin, la peste septicémique survient suite à une infection du sang, après la piqûre de puces infectées.

Y. pseudotuberculosis est contracté par contact avec des animaux infectés ou par la consommation d'aliments et d'eau contaminés. C'est la cause d'une maladie semblable à la tuberculose, appelée scarlatine, qui affecte les ganglions lymphatiques. Il peut produire une nécrose tissulaire localisée, des granulomes dans la rate, le foie et les ganglions lymphatiques.

Les infections à Y. enterocolitica se produisent généralement à partir de viande de porc ou d'eau insuffisamment cuite, de viande ou de lait contaminé. Les infections aiguës conduisent généralement chez l'homme à une colite ou à une iléite et à une adénite terminales résolutives. Les symptômes peuvent inclure une diarrhée aqueuse ou sanglante et de la fièvre, similaires à une appendicite, une salmonellose ou une shigellose.