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Chap VIII
Les flagelles
Introduction
Structures facultatives (surtout chez les bâtonnets)
Il existe aussi des filaments axiaux (spirochètes)
Définition : longs filaments, non ramifiés, sinueux et de diamètre uniforme
Autres appendices filamenteux : pili (fimbriae) (protéine = piline) communs ( courts et rigides,
rôle dans l’adhérence)
et sexuels (longs, se terminant par un renflement ; conjugaison)
Mise en évidence
Méthodes directes
Colorations après mordançage (col. Leifson, col. Fontana Tribondeau),
Fluorescence (Ac), microscopie électronique (col. négative notamment)
Méthodes indirectes
Etat frais (voir TP)
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Tréponème; état frais en fond noir
ME; coloration négative
Vibrio, coloration LeifsonTréponème; imprégnation argentique
(Fontana Tribondeau)
Structure et ultrastructure
Morphologie
Ce sont des filaments sinueux de diamètre uniforme
Longueur (6-20 microns)
diamètre(10-30 nm)
forme (hélicoïdale, amplitude et longueur d’onde caractéristiques de chaque espèce)
Mode d’insertion des flagelles
Ciliature polaire: bactérie monotriche, amphitriche, lophotriche, multitriche
Ciliature péricellulaire: bactérie péritriche,
Ciliature parapolaire: bactérie monotriche
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Helicobacter sp
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monotriche
multitriche
Ciliature péricellulaire au ME
Proteus vulgaris
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chez les spirochètes:
Treponema pallidum: agent de la syphilis
Borrelia burgdorferi: agent de la maladiede Lyme
Pili / Fimbriae
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E. coli uropathogène ; pilii de type I
Architecture d’un pilus de type I
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Telford et al. Nature Reviews Microbiology 4, 509–519 (July 2006) | doi:10.1038/nrmicro1443
Telford et al. Nature Reviews Microbiology 4, 509–519 (July 2006) | doi:10.1038/nrmicro1443
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Ultrastructure des flagelles
elle est très différente de celle des flagelles eucaryotes
Comparaison avec les flagelles des eucaryotes
eucaryotes : 9 doublets périphériques + 1 doublet central, battements
eubactéries : filament spiralé unique, rotation.
Les différentes parties d’un flagelle bactérien
Le filament et l’ensemble : crochet rigide-corps basal
- filament flagellaire: rigide, spiralé et creux
- crochet courbe (rôle de cardan)
- corps basal (tige + anneaux : anneaux M et S (G+ et G-), anneaux L et P (G-exclusivement)
Anatomie du flagelle, G(-) et G(+)
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Structure du flagelle chez les G(-)
C Ring
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• http://www.fbs.osaka-
u.ac.jp/labs/namba/npn/
Composition chimique
purification: agitation violente + centrifugations différentielles
filament: flagelline (protéine très rigide, PM 40000 daltons)
crochet: protéine du crochet
corps basal: complexe, > 15 protéines
Rôle et fonctions des flagellesLes flagelles assurent la mobilité des bactéries
L’antigène flagellaire H
AgH, sérum anti H = paralysie
Les deux types de mobilité flagellaire : l’essaimage et la nage.
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L’essaimage s’observe sur des surfaces gélosées
relativement sèches. Lorsque le milieu s’épuise,
des formes longues polyploïdes (20
chromosomes) et très mobiles de bactéries (100 à
1000 cils) se différencient.
Elles se déplacent ensuite (mouvement
d’ensemble organisé) dans des régions riches, où
elles se divisent activement pour former des
formes courtes et peu mobiles ; puis le cycle
recommence … (on observe des volutes à la
surface de la gélose (voir TP)).
L’essaimage s’observe notamment chez les
Proteus (P. mirabilis)
La nage s’observe dans des géloses très humides
: la taille des colonies s’accroît d’une manière
homogène (mouvement individuel aléatoire).
Vitesse des bactériesmouvement d’ensemble: essaimage et nage : 50 µm/mn
mouvement individuel:
ciliature polaire : 50 µm/s (record à 600 µm/s, soit 2,16 m/h).
ciliature péricellulaire: 20 µm/s
Mécanisme de la mobilitémobilité par rotation: Mussil et Jarosch (Spirillum)
en utilisant une bactérie polaire lophotriche, ces auteurs montrent que les flagelles sont en
rotation autour du crochet en 2 étapes:
1-en immobilisant le corps bactérien entre lame et lamelle, ces auteurs montrent par
microcinématographie sur fond noir une onde progressive issue de la touffe flagellaire :
rotation ou battement?
2-en immobilisant les flagelles par des Ac spécifiques, le corps bactérien se met en rotation :
les flagelles sont en rotation.
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Structure flagellaire
d’une bactérie G-
Il faut 256 (16x16) protons par tour de
rotation (1 proton permet à une sous-
unité de faire 1/16 de tour
Stator (relié à la paroi)
Rotor: 16 sous-unités identiques
Mouvement consécutif à la rotation : nage douce et culbute
rotation des flagelles est synchronisée :
sens antihoraire = nage douce
sens horaire = culbute
Culbute en avant = nage douce
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Les flagellines sont des Ag forts très variables
La spécificité antigénique (antiH) des flagellines présente deux aspects :
Polymorphisme antigénique
Salmonella: sérogroupes (polymorphisme somatique O) et à l’intérieur de ceux-ci, en
sérotypes (polymorphisme somatique O et flagellaire H)
Remarque: avec les AgO, l’agglutination est granulaire, fine, lente à apparaître et difficile à
dissocier, avec les AgH, elle est floconneuse, rapide à apparaître et facile à dissocier.
Le polymorphisme intraclonal : variation de phase
(Salmonella) celle-ci correspond à la présence, au sein d’un clone bactérien, de deux types
alternatifs d’Ag flagellaire (AgH1 et AgH2)
fréquence : 10-3 (contre10-6 pour une mutation)
éléments inversibles d’ADN
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La variation de phase
Expérience de l’inversion de phase : obtention d’une phase
flagellaire pure
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Rôle des flagelles dans le chimiotactisme
Définition et mise en évidence du phénomène
le chimiotactisme correspond au mouvement d’attraction ou de répulsion que présente un
organisme vivant vis-à-vis d’une substance chimique
(exemples : aérotactisme, chimiotaxie attractive (sucres, acides aminés), chimiotaxie
répulsive (phénols, acides, bases)
Mise en évidence du chimiotactisme
Positif Négatif
Acétate 3M
Acétate OM
Bact ser (+)
Bact asp (+)
Bact non chimiotactiques
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Mécanisme du chimiotactisme
Sens de rotation des flagelles : antihoraire = nage en ligne droite, horaire = culbute; normalement,
on observe des culbutes à fréquence déterminée),
cette fréquence diminue lorsque la bactérie se déplace dans le sens d’un gradient croissant
d’attracteur (l’inverse se produit dans le cas d’un répulseur)
Les récepteurs membranaires du chimiotactisme correspondent à des MCP (Methyl-accepting
Chemotaxis Proteins), qui assurent la transduction du signal (méthylation/déméthylation de la
région cytoplasmique des MCP) :
la variation croissante d’un facteur chimiotactique attracteur se traduit par une augmentation
globale de la méthylation qui ralentit la fréquence des culbutes
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Flagelles et phages flagellotropes
Ces phages s’attaquent aux souches mobiles de bactéries en se fixant sur des récepteurs du
flagelle
Flagellogénèse
L’assemblage des composants s’effectue séquentiellement dans l’ordre suivant : disque M ->
disque S - tige - disque P - disque L - crochet - filament
Le filament se forme par autoassemblage des molécules de flagelline à l’extrémité distale
(filament creux) ; c’est la structure des molécules de flagelline qui détermine la forme précise des
flagelles