Définition
Bacillus subtilis, bacille du foin ou bacille de l’herbe a été l’une des premières bactéries à Gram positif à être étudiée. C’est un micro-organisme aérobie, sporulé en forme de bâtonnet, qui peut se propager dans le froid extrême, la chaleur et même les environnements désinfectés. Il se transmet aux voies gastro-intestinales des animaux et des humains via le sol. Il existe plus de 200 espèces de Bacillus, dont la plupart ne provoquent pas de maladies. Les formes non pathogènes sont souvent utilisées dans le secteur des biotechnologies, notamment le Bacillus subtilis.
Morphologie du Bacillus subtilis
La morphologie du Bacillus subtilis décrit des bactéries en forme de bâtonnets, à Gram positif, qui apparaissent sur les techniques de coloration de Gram positive et négative. Un bâtonnet bactérien est un cylindre symétrique aux extrémités arrondies. Une différence significative de pression à travers la membrane cytoplasmique pousse la paroi cellulaire dans une forme spécifique.
Les bactéries Bacillus subtilis ont des parois cellulaires rigides composées d’un peptidoglycane épais (molécule de sucre et d’acide aminé) appelé mureine. Cette rigidité permet de maintenir la forme de bâtonnet de la cellule et de résister à une forte pression intracellulaire. L’image ci-dessous montre comment les bactéries Gram positif ont une couche de peptidoglycane beaucoup plus épaisse (en violet).
B. subtilis ne contient qu’une seule molécule d’ADN double brin contenue dans un chromosome circulaire. Un chromosome circulaire est typique des bactéries, des mitochondries et des chloroplastes des plantes. Des protéines formant des filaments, découvertes récemment, courent le long de l’axe le plus long des cellules en forme de bâtonnet et poussent l’ADN original et répliqué vers chaque extrémité pendant la division cellulaire. La forme de bâtonnet aide également les bactéries à glisser ou à se déplacer dans les environnements aqueux et fournit des formes régulières de blocs de construction qui facilitent la formation de biofilms.
Les groupes de bactéries peuvent être catégorisés selon des arrangements spécifiques. Un arrangement est un terme microbiologique qui fait référence aux communautés de bactéries spécifiques à une espèce. Un arrangement peut être constitué de deux bactéries (diplo), de chaînes (strepto), ou de palissades (grappes côte à côte), par exemple. B. subtilis est le plus souvent singulier dans l’arrangement.
La coloration de Gram, du nom de son concepteur Hans Christian Gram, est une méthode d’identification morphologique. Chez les souches de bactéries à Gram positif, le peptidoglycane de la paroi cellulaire devient bleu violacé lorsqu’il est coloré par du cristal violet. Cette réaction se produit également chez les bactéries Gram-négatives ; cependant, les niveaux significativement plus faibles de peptidoglycane signifient que les échantillons cellulaires ne restent pas violets lorsqu’une contre-coloration rose (safranine) est ajoutée.
Les bacilles Gram-positifs sont des espèces en forme de bâtonnets, produisant des spores, qui peuvent survivre dans des environnements extrêmement difficiles pendant de longues périodes. En effet, lorsqu’elles sont soumises à un stress, ces bactéries (dont B. subtilis ) se transforment en spores et deviennent dormantes. Une colonie de Bacillus subtilis a survécu à l’extérieur d’un satellite de la NASA pendant six ans.
La morphologie de la colonie de B. subtilis fait référence à la façon dont elle apparaît en grande quantité. En tant que groupe, cette bactérie est observée comme des branches dentelées de duvet blanc opaque ou jaune pâle.
Utilisations de Bacillus Subtilis
Les utilisations de B. subtilis englobent la recherche et l’inclusion partiellement prouvée dans les compléments alimentaires. Les laboratoires utilisent B. subtilis pour étudier et trouver de nouveaux traitements contre les infections. La bactérie est également utilisée dans les secteurs de la santé et de la restauration, notamment pour tester la propreté de certaines surfaces de travail et de certains matériaux. Vous pouvez également voir le Bacillus subtilis mentionné sur l’étiquette de nombreux probiotiques.
Cependant, la plus intéressante des utilisations potentielles de cette bactérie est celle d’alternative aux médicaments antimicrobiens. Avec l’augmentation de la résistance aux antibiotiques, de nouvelles thérapies pour les infections bactériennes reçoivent beaucoup d’attention. La capacité de B. subtilis à produire des bactériocines – des peptides qui possèdent une activité antimicrobienne – en font un traitement potentiel contre les infections bactériennes.
Les bactériocines peuvent résister à de larges fluctuations de température et ralentir la croissance ou même détruire les colonies d’autres types de bactéries. Ce texte nous apprend que jusqu’à 5% du génome de B. subtilis est dédié à la production de composés antimicrobiens (AMC). Cela donne aux chercheurs beaucoup de matériel avec lequel travailler dans la course à la production d’un bactériocide auquel les bactéries pathogènes ne deviennent pas résistantes.
Les bactériocines de B. subtilis comprennent l’antibiotique peptide contenant de la lanthionine (peptide lantibiotique) appelé subtiline et un antibiotique appelé subtilosine. La subtilosine a une activité antimicrobienne prouvée contre les bactéries Gram-négatives et Gram-positives ainsi que contre les micro-organismes anaérobies et aérobies. Elle est particulièrement efficace contre Enterococcus faecalis, Enterobacter aerogenes, Streptococcus pyogenes et Shigella sonnei. La subtiline a tendance à être plus efficace contre les bactéries Gram-négatives et les champignons. Toutes deux nécessitent la présence d’un cofacteur de zinc pour être efficaces.
Les bactériocines de Bacillus subtilis peuvent affecter un éventail beaucoup plus large de bactéries potentiellement pathogènes que les bactériocines d’autres bactéries plus couramment utilisées, comme Lactobacillus. Les scientifiques ont utilisé avec succès les bactériocines de Bacillus subtilis pour traiter les ulcères du pied diabétique. Alors que les recherches actuelles sur les bactériocines intraveineuses, intranasales, intrapéritonéales et sous-cutanées sont encore en phase de test, ces agents antibactériens intracellulaires sont déjà arrivés dans les rayons des supermarchés sous forme de boissons ou de pilules probiotiques contenant du B. subtilis.
Les compléments alimentaires probiotiques sont peu coûteux à fabriquer et ne nécessitent pas de réfrigération lorsqu’ils sont conditionnés sous forme de spores. Une fois dans l’intestin, ces spores deviennent actives et se colonisent. Comme les biofilms de Bacillus subtilis dans les intestins des vers semblent allonger la durée de vie de ces derniers, de nombreux utilisateurs humains espèrent obtenir le même effet.
Une autre utilisation de B. subtilis est le traitement des eaux usées. Les eaux usées doivent avoir leur pH normalisé, avoir des concentrations inférieures de demande chimique en oxygène (DCO) et de matières en suspension totales (MES), et être exemptes d’excès de chlorure. En laboratoire, les enzymes B. subtilis d’origine naturelle ont été capables de normaliser le pH, de réduire la DCO de plus de 87 %, de diminuer les MES de plus de 90 % et d’éliminer près de 50 % du chlorure. Ces résultats ont contribué à l’élaboration de nouvelles techniques de biodégradation pour le traitement des eaux usées et des eaux résiduaires, aidant à développer un processus connu sous le nom de bioaugmentation.
Bacillus subtilis peut également dégrader le polyéthylène (polymères plastiques). B. subtilis et quelques autres types de bactéries sont capables d’utiliser le polyéthylène comme leur seule source de carbone (énergie). Au fur et à mesure que ces bactéries extraient du carbone et produisent de la chaleur, les polymères plastiques se dégradent lentement.
Sans le soutien de produits chimiques synthétiques, B. subtilis n’est pas la souche la plus rapide – elle réduit le poids sec du plastique d’environ 1,75% sur une durée de 30 jours. Cependant, lorsqu’ils sont associés à une autre bactérie appelée Pseudomonas aeruginosa, les deux types de bactéries sont plus efficaces.
L’avenir pourrait apporter une solution aux microplastiques sous la forme de combinaisons bactériennes spécifiques où, de la même manière que nous combinons des médicaments cytotoxiques pour combattre des formes spécifiques de cancer, des combinaisons de digestion du plastique peuvent être utilisées pour dégrader différents types de polyéthylène.
Bibliographie
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