Bactéries Gram Positives vs Gram Négatives

La plupart des bactéries sont classées en deux grandes catégories: Gram positif et Gram négatif. Ces catégories sont basées sur leur composition de paroi cellulaire et leur réaction au test de coloration de Gram. La méthode de coloration de Gram, développée par Hans Christian Gram, identifie les bactéries en fonction de la réaction de leurs parois cellulaires à certains colorants et produits chimiques.

Les différences entre les bactéries Gram positives et Gram négatives sont principalement liées à leur composition de paroi cellulaire. Les bactéries à Gram positif ont des parois cellulaires composées principalement d'une substance unique aux bactéries appelée peptidoglycane, ou murein. Ces bactéries se colorent en violet après la coloration de Gram. Les bactéries à Gram négatif ont des parois cellulaires avec seulement une fine couche de peptidoglycane et une membrane externe avec un composant lipopolysaccharide introuvable dans les bactéries à Gram positif. Les bactéries à Gram négatif tachent de rouge ou de rose après la coloration de Gram.

Bactéries Gram Positives

Les parois cellulaires de Bactéries à Gram positif diffèrent structurellement des parois cellulaires des bactéries à Gram négatif. Le composant principal des parois cellulaires bactériennes est le peptidoglycane. Peptidoglycane est une macromolécule composée de sucres et d'acides aminés qui sont assemblés structurellement comme un matériau tissé. Le composant sucre aminé consiste en des molécules alternées de N-acétylglucosamine (NAG) et Acide N-acétylmuramique (NAM). Ces molécules sont réticulées ensemble par de courts peptides qui contribuent à donner force et structure au peptidoglycane. Le peptidoglycane protège les bactéries et définit leur forme.

Cette image montre la composition de la paroi cellulaire des bactéries Gram positives. CNX OpenStax / Wikimedia Commons / CC BY-SA 4.0

La paroi cellulaire Gram positive a plusieurs couches de peptidoglycane. Les épaisses couches de peptidoglycane aident à soutenir la membrane cellulaire et fournissent un lieu de fixation pour d'autres molécules. Les couches épaisses permettent également aux bactéries à Gram positif de retenir la majeure partie du colorant violet cristal pendant la coloration de Gram, ce qui les fait apparaître violettes. Les parois cellulaires à Gram positif contiennent également des chaînes de acide téichoïque qui s'étendent de la membrane plasmique à travers la paroi cellulaire du peptidoglycane. Ces polymères contenant du sucre aident à maintenir la forme cellulaire et jouent un rôle dans la division cellulaire appropriée. L'acide téichoïque aide certaines bactéries à Gram positif à infecter les cellules et provoquer des maladies.

Certaines bactéries à Gram positif ont un composant supplémentaire, acide mycolique, dans leurs parois cellulaires. Les acides mycoliques produisent une couche externe cireuse qui offre une protection supplémentaire aux mycobactéries, telles que Mycobacterium tuberculosis. Les bactéries à Gram positif contenant de l'acide mycolique sont également appelées bactéries résistantes aux acides car elles nécessitent une méthode de coloration spéciale, connue sous le nom de coloration résistante aux acides, pour l'observation au microscope..

Les bactéries Gram positives pathogènes provoquent la maladie par la sécrétion de protéines toxiques appelées exotoxines. Exotoxines sont synthétisés dans la cellule procaryote et libérés à l'extérieur de la cellule. Ils sont spécifiques à certaines taches bactériennes et peuvent endommager gravement les organes et les tissus du corps. Certaines bactéries à Gram négatif produisent également des exotoxines.

Cocci Gram positif

Cocci à Gram positif se référer aux bactéries Gram positives qui sont de forme sphérique. Deux genres de cocci à Gram positif connus pour leur rôle d'agents pathogènes humains sont Staphylococcus et Streptocoque. Les staphylocoques sont de forme sphérique et leurs cellules apparaissent en grappes après leur division. Les cellules de streptocoques apparaissent comme de longues chaînes de cellules après la division. Des exemples de cocci Gram positifs qui colonisent la peau comprennent Staphylococcus epidermidis, Staphylococcus aureus, et Streptococcus pyogenes.

Staphylococcus aureus est une bactérie à coccus (rond) à Gram positif qui se trouve sur la peau et les muqueuses des humains et de nombreux animaux. Les bactéries sont généralement inoffensives, mais des infections peuvent se produire sur une peau éraflée ou dans une sueur bloquée ou une glande sébacée, entraînant des furoncles, des pustules et des abcès. Paul Gunning / Photothèque scientifique / Getty Images

Bien que tous les trois fassent partie du microbiote humain normal, ils peuvent provoquer des maladies dans certaines conditions. Staphylococcus epidermidis forme des biofilms épais et peut provoquer des infections associées aux dispositifs médicaux implantés. Certaines souches de Staphylococcus aureus, comme le Staphylococcus aureus résistant à la méthicilline (SARM), sont devenues résistantes aux antibiotiques et peuvent conduire au développement de maladies graves. Streptococcus pyogenes peut provoquer une angine streptococcique, la scarlatine, un empoisonnement du sang et une maladie mangeuse de chair.

Bactéries à Gram négatif

Comme les bactéries à Gram positif, la Gram négatif la paroi cellulaire bactérienne est composée de peptidoglycane. Cependant, le peptidoglycane est une seule couche mince par rapport aux couches épaisses des cellules Gram positives. Cette couche mince ne retient pas le colorant violet cristallin initial mais reprend la couleur rose de la contre-coloration pendant la coloration de Gram. La structure de la paroi cellulaire des bactéries à Gram négatif est plus complexe que celle des bactéries à Gram positif. Entre la membrane plasmique et la fine couche de peptidoglycane se trouve une matrice de type gel appelée espace périplasmique. Contrairement aux bactéries à Gram positif, les bactéries à Gram négatif ont un membrane extérieure couche externe à la paroi cellulaire du peptidoglycane. Les protéines membranaires, les lipoprotéines de muréine, attachent la membrane externe à la paroi cellulaire.

Cette image montre la composition de la paroi cellulaire des bactéries à Gram négatif. CNX OpenStax / Wikimedia Commons / CC BY-SA 4.0

Une autre caractéristique unique des bactéries à Gram négatif est la présence de lipopolysaccharide (LPS) molécules sur la membrane externe. Le LPS est un grand complexe de glycolipides qui protège les bactéries des substances nocives dans leur environnement. C'est également une toxine bactérienne (endotoxine) qui peut provoquer une inflammation et un choc septique chez l'homme si elle pénètre dans le sang. Le LPS comprend trois composants: le lipide A, un polysaccharide de base et un antigène O. le lipide A composant fixe le LPS à la membrane externe. Attaché au lipide A est le polyssaccharide de base. Il est situé entre le composant lipidique A et l'antigène O. le Antigène O le composant est attaché au noyau polyssaccharide et diffère entre les espèces bactériennes. Il peut être utilisé pour identifier des souches spécifiques de bactéries nocives.

Cocci à Gram négatif

Cocci à Gram négatif se réfèrent à des bactéries à Gram négatif de forme sphérique. Les bactéries du genre Neisseria sont des exemples de cocci à Gram négatif qui provoquent des maladies chez l'homme. Neisseria meningitidis est diplocoque, ce qui signifie que ses cellules sphériques restent en paires après la division cellulaire. Neisseria meningitidis provoque une méningite bactérienne et peut également provoquer une septicémie et un choc.

Les Neisseria meningitidis sont des bactéries sphériques à Gram négatif qui provoquent la méningite chez l'homme. Les bactéries sont généralement vues par paires, chacune concave sur le côté face à son partenaire. Agence de protection de la santé / Photothèque scientifique / Getty Images

Une autre bactérie diplococcus, N. gonorrhoeae, est l'agent pathogène responsable de la gonorrhée, une maladie sexuellement transmissible. Moraxella catarrhalis est un diplocoque à Gram négatif qui provoque des otites chez les enfants, des infections des voies respiratoires supérieures, une endocardite et une méningite.

Gram négatif bactérie coccobacillus ont des formes bactériennes qui sont entre sphérique et en forme de tige. Les bactéries du genre Haemophilus et Acinetobacter sont des coccobacilles qui causent de graves infections. Haemophilus influenzae peut provoquer une méningite, des infections des sinus et une pneumonie. Les espèces d'Acinetobacter provoquent une pneumonie et des infections des plaies.

Points clés: Bactéries Gram Positives vs Gram Négatives

• La plupart des bactéries peuvent être largement classées comme Gram positif ou Gram négatif.
• Les bactéries à Gram positif ont des parois cellulaires composées de couches épaisses de peptidoglycane.
• Les cellules à Gram positif se colorent en violet lorsqu'elles sont soumises à une procédure de coloration à Gram.
• Les bactéries à Gram négatif ont des parois cellulaires avec une fine couche de peptidoglycane. La paroi cellulaire comprend également une membrane externe avec des molécules de lipopolysaccharides (LPS) fixées.
• Les bactéries à Gram négatif se colorent en rose lorsqu'elles sont soumises à une procédure de coloration à Gram.
• Alors que les bactéries à Gram positif et à Gram négatif produisent des exotoxines, seules les bactéries à Gram négatif produisent des endotoxines.

Sources

• Silhavy, T. J., et al. "L'enveloppe cellulaire bactérienne." Perspectives de Cold Spring Harbor en biologie, vol. 2, non. 5, 2010, doi: 10.1101 / cshperspect.a000414.
• Swoboda, Jonathan G. et al. "Fonction de l'acide téichoïque des parois, biosynthèse et inhibition." ChemBioChem, vol. 11, non. 1, juin 2009, p. 35-45., Doi: 10.1002 / cbic.200900557.