Bactéries Gram-positives contre Gram-négatives

Le scientifique danois Hans Christian Gram a conçu une méthode pour différencier deux types de bactéries en fonction des différences structurelles de leurs parois cellulaires. Dans son test, les bactéries qui retiennent le colorant violet cristal le font en raison d'une épaisse couche de peptidoglycane et sont appelées bactéries Gram-positives . En revanche, les bactéries à Gram négatif ne retiennent pas le colorant violet et sont colorées en rouge ou en rose. Par rapport aux bactéries à Gram positif, les bactéries à Gram négatif sont plus résistantes aux anticorps en raison de leur paroi cellulaire impénétrable. Ces bactéries ont une grande variété d'applications allant du traitement médical à l'utilisation industrielle et à la production de fromage suisse.

Tableau de comparaison

Tableau de comparaison des bactéries à Gram négatif et des bactéries à Gram positif
Bactéries Gram-négatives Bactéries Gram-positives
Réaction de GramPeut être décoloré pour accepter les contre-taches (Safranin ou Fuchsine); tache rouge ou rose, ils ne conservent pas la tache de Gram lorsqu'ils sont lavés avec de l'alcool absolu et de l'acétone.Conservez le colorant violet cristal et tachez le violet foncé ou le violet, ils restent colorés en bleu ou violet avec une coloration gramme lorsqu'ils sont lavés avec de l'alcool absolu et de l'eau.
Couche de peptidoglycaneMince (monocouche)Épais (multicouche)
Acides téichoïquesAbsentPrésent dans de nombreux
Espace périplamiqueprésentAbsent
Membrane extérieurePrésentAbsent
Teneur en lipopolysaccharides (LPS)HautePratiquement aucun
Teneur en lipides et lipoprotéinesÉlevé (en raison de la présence d'une membrane externe)Faible (les bactéries résistantes aux acides ont des lipides liés au peptidoglycane)
Structure flagellaire4 anneaux dans le corps basal2 anneaux dans le corps basal
Toxines produitesPrincipalement endotoxinesExotoxines principalement
Résistance aux perturbations physiquesFaibleHaute
Inhibition par les colorants basiquesFaibleHaute
Sensibilité aux détergents anioniquesFaibleHaute
Résistance à l'azide de sodiumFaibleHaute
Résistance au séchageFaibleHaute
Composition de la paroi cellulaireLa paroi cellulaire a une épaisseur de 70 à 120 Å (ångström); deux couches. La teneur en lipides est de 20-30% (élevée), la teneur en murein est de 10-20% (faible).La paroi cellulaire a une épaisseur de 100 à 120 Å; simple couche. La teneur en lipides de la paroi cellulaire est faible, tandis que la teneur en muréine est de 70 à 80% (plus élevée).
MésosomeLe mésosome est moins proéminent.Le mésosome est plus important.
Résistance aux antibiotiquesPlus résistant aux antibiotiques.Plus sensible aux antibiotiques

Coloration et identification

Vue microscopique de la plaque dentaire, montrant les bactéries à Gram positif (violet) et négatives (rouge)

Dans un test de coloration de Gram, les bactéries sont lavées avec une solution décolorante après avoir été teintes avec du cristal violet. Lors de l'ajout d'une contre-coloration telle que la safranine ou la fuchsine après le lavage, les bactéries à Gram négatif sont colorées en rouge ou en rose tandis que les bactéries à Gram positif conservent leur colorant violet cristal.

Cela est dû à la différence de structure de leur paroi cellulaire bactérienne. Les bactéries à Gram positif n'ont pas de membrane cellulaire externe présente dans les bactéries à Gram négatif. La paroi cellulaire des bactéries Gram-positives est riche en peptidoglycane qui est responsable de la rétention du colorant violet cristal.

Les bactéries Gram-positives et négatives sont principalement différenciées par leur structure de paroi cellulaire

Les vidéos suivantes montrent la coloration des bactéries Gram-positives et négatives respectivement.

Pathogenèse chez l'homme

Les bactéries à Gram positif et à Gram négatif peuvent être pathogènes (voir la liste des bactéries pathogènes). On sait que six genres de bactéries gram-positives causent des maladies chez l'homme: Streptococcus, Staphylococcus, Corynebacterium, Listeria, Bacillus et Clostridium. Trois autres causes de maladies chez les plantes: Rathybacter, Leifsonia et Clavibacter.

De nombreuses bactéries à Gram négatif sont également pathogènes, par exemple Pseudomonas aeruginosa, Neisseria gonorrhoeae, Chlamydia trachomatis et Yersinia pestis. Les bactéries à Gram négatif sont également plus résistantes aux antibiotiques car leur membrane externe comprend un lipopolysaccharide complexe (LPS) dont la portion lipidique agit comme une endotoxine. Ils développent également une résistance plus tôt:

Beaucoup de bactéries à Gram négatif, elles sortent de la boîte, si vous voulez, résistantes à un certain nombre d'antibiotiques importants que nous pourrions utiliser pour les traiter. Nous parlons d'agents avec des noms comme Acinetobacter, Pseudomonas, E. coli. Ce sont des bactéries qui, historiquement, ont très bien réussi à développer très rapidement une résistance aux antibiotiques. Ils ont beaucoup d'astuces pour développer une résistance aux antibiotiques, ils sont donc un groupe d'agents qui peuvent rapidement devenir résistants, peuvent poser des défis majeurs à la résistance. Et ce que nous avons vu au cours de la dernière décennie, ces agents Gram négatifs deviennent très rapidement de plus en plus résistants à tous les agents dont nous disposons pour les traiter.

Une plus grande résistance des bactéries gram-négatives s'applique également à une classe d'antibiotiques récemment découverte qui a été annoncée au début de 2015 après une sécheresse de plusieurs décennies dans les nouveaux antibiotiques. Ces médicaments ne sont pas susceptibles d'agir sur les bactéries gram-négatives.

Structure d'une cellule bactérienne gram-positive.

Cocci à Gram positif

Les bactéries sont classées en fonction de leur forme cellulaire en bacilles (en forme de bâtonnet) et en cocci (en forme de sphère) .Les taches typiques de cocci à Gram positif comprennent (photos):

  • Grappes: généralement caractéristiques des staphylocoques, comme S. aureus
  • Chaîne: généralement caractéristique des streptocoques, tels que S. pneumoniae, streptocoques du groupe B
  • Tétrade: généralement caractéristique de Micrococcus .

Les bacilles à Gram positif ont tendance à être épais, minces ou ramifiés.

Utilisations commerciales des bactéries Gram-positives non pathogènes

De nombreuses espèces de streptocoques sont non pathogènes et font partie du microbiome commensal humain de la bouche, de la peau, de l'intestin et des voies respiratoires supérieures. Ils sont également un ingrédient nécessaire à la fabrication du fromage Emmentaler (Suisse).

Les espèces non pathogènes de corynebacterium sont utilisées dans la production industrielle d'acides aminés, de nucléotides, de bioconversion de stéroïdes, de dégradation des hydrocarbures, de vieillissement du fromage, de production d'enzymes, etc.

De nombreuses espèces de Bacillus sont capables de sécréter de grandes quantités d'enzymes.

  • Bacillus amyloliquefaciens est la source d'une protéine barnase antibiotique naturelle (une ribonucléase), de l'alpha amylase utilisée dans l'hydrolyse de l'amidon, de la protéase subtilisine utilisée avec des détergents et de l'enzyme de restriction BamH1 utilisée dans la recherche sur l'ADN.
  • C. thermocellum peut utiliser des déchets de lignocellulose et produire de l'éthanol, ce qui en fait un candidat possible pour une utilisation dans la production de carburant à base d'éthanol. Il est anaérobie et thermophile, ce qui réduit les coûts de refroidissement.
  • C. acetobutylicum, également connu sous le nom d'organisme Weizmann, a été utilisé pour la première fois par Chaim Weizmann pour produire de l'acétone et du biobutanol à partir d'amidon en 1916 pour la production de poudre à canon et de TNT.
  • C. botulinum produit une neurotoxine potentiellement mortelle qui est utilisée sous une forme diluée dans le médicament Botox. Il est également utilisé pour traiter les torticolis spasmodiques et procure un soulagement pendant environ 12 à 16 semaines.

La bactérie anaérobie C. ljungdahlii peut produire de l'éthanol à partir de sources monocarbonées, notamment du gaz de synthèse, un mélange de monoxyde de carbone et d'hydrogène qui peut être généré par la combustion partielle de combustibles fossiles ou de biomasse.

Bactéries à Gram indéterminé et à Gram variable

Toutes les bactéries ne peuvent pas être classées de manière fiable par coloration de Gram. Par exemple, les bactéries résistantes aux acides ou à Gram variable ne répondent pas à la coloration de Gram.

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