Capsule, flagelles, pili et spores

Toutes les bactéries ont une membrane, un cytoplasme, des ribosomes et presque toutes une paroi. Mais certaines ajoutent des accessoires qui changent leur façon de vivre. Une capsule pour se protéger. Des poils pour s'accrocher ou échanger de l'ADN. Des flagelles pour se déplacer vers la nourriture. Et, chez quelques genres, une forme de survie presque indestructible, l'endospore. Ces structures ne sont pas des détails : ce sont souvent elles qui permettent à une bactérie de coloniser ton intestin, de résister à une cuisson, ou de tenir des années dans le sol. Voyons-les une par une.

Beaucoup de bactéries s'entourent d'une gaine de sucres. Quand elle est dense et bien accrochée à la paroi, on parle de capsule ; quand elle est diffuse et se détache facilement, de couche muqueuse. Le méningocoque montre l'importance de cette gaine. Sa capsule gêne les cellules de défense qui voudraient l'englober, ce qui l'aide à survivre dans le sang. C'est aussi la nature de ces sucres qui définit ses sérogroupes, A, C, W, X ou Y. Les vaccins conjugués visent justement ces sucres de capsule : dans la ceinture africaine de la méningite, où le sérogroupe A causait la grande majorité des épidémies, un vaccin contre ce sérogroupe a été déployé à grande échelle à partir de 2010. La gaine sert aussi de colle, pour se fixer à une surface et bâtir un biofilm. Au microscope, on la révèle par une coloration négative : on noie les cellules dans de l'encre de Chine, le fond devient noir, et la capsule, que l'encre ne traverse pas, se détache en halo clair.

Certaines bactéries portent des appendices de protéine bien plus fins qu'un flagelle. Les fimbriae sont de petits poils d'accroche, souvent très nombreux, qui fixent la bactérie à une cellule précise : sans eux, le courant de l'urine ou de l'intestin l'emporterait. Le vibrion du choléra possède un pilus qui joue ce rôle sur la paroi de l'intestin, et ce même pilus sert de porte d'entrée à un virus de bactérie qui lui apporte les gènes de la toxine cholérique. Un appendice d'accroche peut donc aussi faire voyager des gènes. Un autre pilus, dit pilus sexuel ou pilus de conjugaison, sert à approcher une bactérie voisine et à établir le contact par lequel passe de l'ADN, le plus souvent un plasmide. Tu te souviens des gènes de résistance de la leçon précédente ? C'est l'une des routes qu'ils empruntent.

Le flagelle bactérien est un long filament creux de protéine, raide, fixé à sa base sur un moteur rotatif enchâssé dans les membranes. Ce moteur tourne grâce à un flux d'ions qui rentrent dans la cellule, le plus souvent des protons. La disposition des flagelles aide à reconnaître une bactérie. Le vibrion du choléra n'en porte qu'un, à un pôle : il est monotriche. Helicobacter pylori, la bactérie de l'estomac, en porte une touffe à un bout : elle est lophotriche. Une bactérie qui en a à chaque extrémité est dite amphitriche. Proteus en est couvert sur tout le corps : il est péritriche, et il envahit si vite une gélose qu'il la recouvre en vagues successives. Pour se diriger, une bactérie mobile compare sans cesse ce qu'elle perçoit à ce qu'elle percevait un instant plus tôt. Si la situation s'améliore, elle file tout droit plus longtemps. Sinon, elle bascule, change de direction au hasard et repart.

Certaines bactéries, surtout des genres Bacillus et Clostridium, savent fabriquer à l'intérieur d'elles-mêmes une cellule de survie, l'endospore. Tout se joue sur l'eau : le cœur de la spore est presque sec, et son ADN y est protégé par de petites protéines et par un sel, le dipicolinate de calcium. Plusieurs couches l'emballent ensuite, comme les pelures d'un oignon. Ainsi équipée, la spore ne mange rien, ne se divise pas, et traverse l'ébullition, la sécheresse, les ultraviolets et bien des désinfectants. Elle peut attendre des années dans un sol ou une poussière. Que le milieu redevienne accueillant, et elle germe : elle se réhydrate et redonne une bactérie active. Au microscope, après un Gram, elle laisse un trou clair dans la cellule. Pour la voir franchement, on la colore au vert de malachite poussé par la chaleur, puis on teinte le reste à la safranine : spores vertes, cellules roses. La position de la spore aide même à reconnaître l'espèce : chez Clostridium tetani, elle gonfle le bout de la cellule, qui prend l'allure d'une baguette de tambour.

Les bactéries à spores peuvent être des alliées ou des dangers. Dans la fermentation des graines de néré qui donne le soumbala, apprécié du Burkina Faso à la Guinée, ce sont surtout des Bacillus qui travaillent, dont Bacillus subtilis. Mais la même robustesse rend d'autres espèces redoutables. Le tétanos commence souvent par une plaie souillée de terre, ou par un cordon ombilical coupé avec un objet non stérile : les spores de Clostridium tetani germent dans la plaie, à l'abri de l'air, et la bactérie y fabrique sa toxine. Le botulisme suit un autre chemin : dans une conserve ou une charcuterie maison mal préparée, sans air, les spores de Clostridium botulinum germent et produisent une toxine. Cette toxine est détruite par une cuisson suffisante, mais la spore, elle, résiste à l'eau bouillante. Quant au charbon, ses spores peuvent rester des années dans le sol d'un pâturage où un animal est mort. Retiens la leçon pratique : une spore ne meurt pas à la première ébullition.

Tu connais maintenant la cellule bactérienne de l'intérieur jusqu'à ses accessoires. La capsule protège la bactérie contre les cellules de défense et l'aide à coller. Les fimbriae servent à adhérer, le pilus sexuel à échanger de l'ADN. Les flagelles la déplacent, avec une disposition propre à chaque espèce. Et l'endospore permet à Bacillus et Clostridium de survivre à presque tout, ce qui en fait des alliés robustes ou des dangers tenaces. Dans le module 3, tu vas apprendre ce que mangent toutes ces bactéries et comment préparer un milieu de culture pour les faire pousser au laboratoire.