Bactéries Gram-positives vs Gram-négatives

Le scientifique danois Hans Christian Gram a mis au point une méthode permettant de différencier deux types de bactéries en fonction des différences structurelles de leurs parois cellulaires. Dans son test, les bactéries qui retiennent le colorant cristal-violet le font à cause d'une couche épaisse de peptidoglycane et sont appelées Bactéries à Gram positif. En revanche, Bactéries à Gram négatif ne conservent pas le colorant violet et sont de couleur rouge ou rose. Comparées 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 comparatif des bactéries à Gram négatif et des bactéries à Gram positif

	Bactéries Gram-négatives	Bactéries Gram-positives
Réaction de Gram	Peut être décoloré pour accepter la contre-coloration (Safranine ou Fuchsine); tache rouge ou rose, ils ne conservent pas la tache de Gram lorsqu'ils sont lavés à l'alcool absolu et à l'acétone.	Conserve le colorant violet cristal et tache le violet foncé ou le violet, ils restent colorés en bleu ou violet avec la coloration de gramme lorsqu'ils sont lavés avec de l'alcool absolu et de l'eau.
Couche de peptidoglycanes	Mince (monocouche)	Épais (multicouche)
Acides teichoïques	Absent	Présent dans beaucoup
Espace périplamique	présent	Absent
Membrane extérieure	Présent	Absent
Teneur en lipopolysaccharide (LPS)	Haute	Pratiquement aucun
Teneur en lipides et lipoprotéines	Élevé (en raison de la présence de la membrane externe)	Faible (les bactéries acido-résistantes ont des lipides liés au peptidoglycane)
Structure flagellaire	4 anneaux dans le corps basal	2 anneaux dans le corps basal
Toxines produites	Principalement des endotoxines	Principalement des exotoxines
Résistance à la perturbation physique	Faible	Haute
Inhibition par les colorants basiques	Faible	Haute
Sensibilité aux détergents anioniques	Faible	Haute
Résistance à l'azide de sodium	Faible	Haute
Résistance au séchage	Faible	Haute
Composition de la paroi cellulaire	La paroi cellulaire a une épaisseur de 70-120 Å (ångström); deux couches. La teneur en lipides est de 20-30% (haute), la teneur en murein est de 10-20% (basse).	La paroi cellulaire a une épaisseur de 100 à 120 Â; simple couche. La teneur en lipides de la paroi cellulaire est faible, alors que la teneur en muréine est de 70 à 80% (supérieure).
Mésosome	Le mésosome est moins important.	Mésosome est plus important.
Résistance aux antibiotiques	Plus résistant aux antibiotiques.	Plus sensible aux antibiotiques

Contenu: Bactéries Gram positives vs Gram négatives

• 1 Coloration et identification
• 2 Pathogenèse chez l'homme
• 3 cocci à Gram positif
• 4 Utilisations commerciales des bactéries à Gram positif non pathogènes
• 5 Bactéries Gram-indéterminées et Gram-variables
• 6 références

Coloration et identification

Vue microscopique de la plaque dentaire, montrant des 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 violet cristal. En ajoutant un contre-colorant tel que la safranine ou la fuchsine après le lavage, les bactéries à Gram négatif sont colorées en rouge ou rose, tandis que les bactéries à Gram positif conservent leur colorant violet cristallin..

Cela est dû à la différence de structure de la paroi cellulaire bactérienne. Les bactéries à Gram positif n'ont pas de membrane cellulaire externe trouvée chez les bactéries à Gram négatif. La paroi cellulaire des bactéries à Gram positif est riche en peptidoglycane, responsable de la rétention du colorant violet cristallisé..

Les bactéries à Gram positif et négatif sont principalement différenciées par leur structure de paroi cellulaire

Les vidéos suivantes montrent la coloration des bactéries à Gram positif et négatif respectivement.

Pathogenèse chez l'homme

Les bactéries à Gram positif et négatif peuvent être pathogènes (voir la liste des bactéries pathogènes). On sait que six genres de bactéries à Gram positif causent des maladies chez l'homme: Streptococcus, Staphylococcus, Corynebacterium, Listeria, Bacillus et Clostridium. Trois autres maladies responsables 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 partie lipidique agit comme une endotoxine. Ils développent également une résistance plus tôt:

Beaucoup de bactéries Gram-négatives résistent, si vous voulez, à un certain nombre d'antibiotiques importants que nous pourrions utiliser pour les traiter. Nous parlons d'agents portant des noms tels que Acinetobacter, Pseudomonas, E. coli. Ce sont des bactéries qui ont toujours très bien développé une résistance aux antibiotiques. Ils ont de nombreuses astuces pour développer une résistance aux antibiotiques. Ils forment donc un groupe d'agents qui peuvent rapidement devenir résistants et poser des problèmes majeurs en matière de résistance. Et ce que nous avons vu au cours de la dernière décennie, ces agents Gram-négatifs sont devenus très rapidement de plus en plus résistants à tous les agents dont nous disposons pour les traiter..

La résistance accrue des bactéries à Gram négatif s’applique également à une classe d’antibiotiques récemment découverte, qui a été annoncée début 2015 après une sécheresse de plusieurs décennies liée aux nouveaux antibiotiques. Il est peu probable que ces médicaments agissent sur les bactéries à Gram négatif..

Structure d'une cellule bactérienne à Gram positif.

Cocci 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 incluent (photos):

• Clusters: généralement caractéristiques de Staphylocoque, comme S. aureus
• Chaîne: généralement caractéristique de Streptocoque, comme S. pneumoniae, streptocoques du groupe B
• Tétrade: généralement caractéristique de Microcoque.

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

Utilisations commerciales des bactéries à Gram positif non pathogènes

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

Les espèces non pathogènes de Corynebacterium sont utilisées dans la production industrielle d’acides aminés, de nucléotides, la bioconversion de stéroïdes, la dégradation d’hydrocarbures, le vieillissement du fromage, la 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 antibiotique naturelle, la barnase (une ribonucléase), l'alpha amylase utilisée dans l'hydrolyse de l'amidon, la protéase subtilisine utilisée avec des détergents et l'enzyme de restriction BamH1 utilisée dans la recherche sur l'ADN.
• C. thermocellum peut utiliser les déchets de lignocellulose et générer de l'éthanol, ce qui en fait un candidat potentiel pour la production de carburant à l'éthanol. Il est anaérobie et thermophile, ce qui réduit les coûts de refroidissement.
• C. acetobutylicum, également connu sous le nom d’organisme de 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 le torticolis spasmodique et procure un soulagement pendant environ 12 à 16 semaines..

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

Bactéries Gram-indéterminées et Gram-variables

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

Références

• Caractéristiques comparatives des bactéries Gram-positives et Gram-négatives - Univ. du Maryland
• Bactérie à Gram positif - images de schémas de taches typiques - Univ. de Pennsylvanie
• wikipedia: bactéries à Gram négatif
• wikipedia: bactéries à Gram positif
• wikipedia: Coloration de Gram