l'eau, siège de vie microbienne

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qu’est ce qu’un microbe ?

Bien que pour certains auteurs ce terme n’englobe que les bactéries pathogènes, et pour d’autres l’ensem­ble des bactéries et des virus, les « microbes », au sens le plus large, constituent l’ensemble des organismes vivants, uni ou même pluricellulaires, que l’on ne peut observer qu’au microscope : bactéries, virus, microalgues, micro-invertébrés (en particulier les protozoaires) ; dans cette acception, « microbe » est syno­nyme de « micro-organisme ».

Certains d’entre eux sont pathogènes ; ils sont relativement peu nombreux par rapport à la population microbienne totale, mais peuvent être responsables de graves maladies hydriques ; parmi eux, on trouve soit des pathogènes opportunistes, soit des parasites stricts pour lesquels l’eau n’est qu’un moyen de trans­port.

D’autres peuvent au contraire jouer un rôle utile : producteurs primaires ou décomposeurs de la matière organique, agents de l’autoépuration dans le milieu naturel, acteurs de procédés biologiques dans les sta­tions de traitement…

Parmi les microbes aquatiques, les bactéries jouent un rôle particulièrement important.

classification et constitution schématiques

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Figure 8. Classification et constitution schématiques

Ce schéma fait apparaître 2 constituants essentiels :

  • ceux qui transportent l’ADN
  • ceux qui produisent l’énergie : la bactérie ou la mitochondrie captent des nutriments dans le milieu extérieur ou le cytoplasme ; la cyanobactérie ou le chloroplaste captent les radiations lumineuses (UV principalement).

structure de la cellule bactérienne

Comme toutes les cellules vivantes, la cellule bactérienne (figure 9) contient de l’acide désoxyribonucléi­que ( ADN), qui est le support de l’information génétique : c’est le principal constituant des gènes, alignés en filaments appelés chromosomes. Toutefois, il existe une différence essentielle avec les autres êtres vivants :

  • chez tous les végétaux et les animaux, les cellules comprennent plusieurs chromosomes, assemblés par paires (ex. : 46 chez l’homme, ou 23 paires) ; ils sont groupés dans un noyau individualisé, séparé du cyto­plasme par une membrane nucléaire ; de tels organismes sont appelés eucaryotes ;
  • chez les bactéries, en revanche, l’essentiel du matériel génétique forme un chromosome unique (« chromosome bactérien ») dont les deux extrémités se rejoignent (« ADN circulaire ») et qui est nu, aucune membrane ne l’isolant du cytoplasme ; on dit que les bactéries sont des procaryotes, caractère qu’elles ne partagent qu’avec cyanobactéries (anciennement « algues bleues ») qui réalisent la photosynthèse.
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Figure 9. Cellule bactérienne (exemple de membrane d'une bactérie Gram -, comme Escherichia coli ; chez les bactéries Gram +, comme Bacillus subtilis, existe seulement la membrane cytoplasmique, avec une paroi de peptidoglycane épais)

Chez les bactéries, on trouve aussi de l’ADN circulaire sur de petites structures indépendantes du chromo­some, les plasmides, qui portent en particulier les gènes de résistance aux antibiotiques.

L’ADN commande la reproduction, conserve le patrimoine génétique de la cellule sous forme codée et pilote au moyen d’ARN (acide ribonucléique) la synthèse des protéines (et particulièrement des enzymes) qui se produit dans le cytoplasme, au niveau des ribosomes.

La cellule est entourée d’une membrane rigide qui donne sa forme à la bactérie. Des cils ou flagelles existent dans le cas des espèces mobiles.

relations bactéries – milieu environnant

Leur vitesse de reproduction est fonction de la vitesse de transfert des matières nutritives au travers de la membrane cytoplasmique. Cette vitesse va donc dépendre :

  • de la concentration en matières nutritives du milieu ;
  • de la température (dont dépend la vitesse de diffusion du substrat) ;
  • du rapport [surface/volume] ; or, vu leur faible taille (de 0,4 à quelques µm), les bactéries sont, de tous les organismes, ceux pour lesquels ce rapport est le plus élevé ; ceci explique que dans des cas très favo­rables, on ait pu observer une division cellulaire toutes les 15 à 30 minutes.

Les bactéries ne vivent que dans des milieux répondant à certaines caractéristiques : teneur en eau, pH, salinité, potentiel d’oxydoréduction, température. Le potentiel d’oxydoréduction favorable est assez varia­ble suivant que les bactéries travaillent en aérobiose ou en anaérobiose. Ces conditions sont en relation étroite avec la composition du mélange enzymatique sécrété par la bactérie. Des variations importantes dans les caractéristiques du milieu peuvent entraîner une sélection des espèces.

Les bactéries, selon la température optimale pour leurs enzymes, peuvent être classées en thermophiles (température supérieure à 50 °C), en mésophiles (température voisine de 30 °C), en psychrophiles (de 0 à 15 °C) et en cryophiles (de – 5 à 0 °C),

Certaines espèces bactériennes peuvent présenter une forme particulière par sporulation : les spores qu’elles engendrent sont des cellules de vie ralentie d’une constitution telle qu’elles résistent beaucoup mieux à la chaleur, à la sécheresse, par exemple. Lorsque les conditions redeviennent normales, les spores germent et redonnent des bactéries actives.
Une population bactérienne complexe peut s’adapter par sélection et mutation à des changements lents de la composition du substrat dont elle se nourrit.