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Effet de la pénicilline sur les bacteries

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Effet de la pénicilline sur les bacteries

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1. Les différents types de péncilline et leurs caractéristiques respectives.

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En fait, on doit la pénicilline non seulement à Alexandre Fleming qui, contrairement à ce que l'on pense, ne l'a pas "découverte" mais à la suite d'heureux concours de circonstances, accompagné de beaucoup d'efforts et d'années de recherche effectuée par de nombreux scientifiques, des deux côtés de l'Atlantique.

L'histoire commence en novembre 1921 dans le laboratoire d'Alexandre Fleming, à l'hôpital St. Mary's de Londres. Fleming, qui a alors un rhume, contamine accidentellement, avec une goutte de son nez, les colonies de bactéries qu'il étudiait.

À sa surprise, il constate qu'au contact de son mucus, les bactéries ont perdu leur paroi cellulaire et se sont dissoutes. Il répète l'expérience avec des larmes et obtient le même résultat. Il en conclut que les sécrétions nasales et les larmes contiennent un composé antibactérien qu'il appelle lysozyme. Malheureusement, il découvre que le lysozyme, un enzyme, est d'une efficacité limitée comme agent antibactérien. Fleming décide alors de centrer ses recherches sur les moyens que le corps utilise pour organiser son propre système de défense contre les bactéries. Il se tourne vers la mise au point de vaccins.

Nous sommes maintenant à l'été de 1928. Fleming travaille sur des cultures de staphylocoques, une bactérie particulièrement virulente. Avec le retour des beaux jours, il décide de prendre des vacances. La chance voulut qu'avant son départ, il oublie de nettoyer les boîtes de Petri contenant les bactéries. À son retour, il remarque que l'une des boîtes de culture de staphylocoques qui s'y trouvait avait été contaminée par une moisissure. Il s'agissait d'une occurrence fréquente. Mais ce qui était inattendu, c'est qu'au contact de la moisissure, les bactéries de staphylococcus avaient été détruites. Il s'agit du même effet observé avec que le lysozyme, cette fois, sur des bactéries pathogènes.

Contrairement à la légende, la moisissure, identifiée comme faisant partie de la variété penicillium notatum, ne venait pas de l'extérieur. À l'étage d'en dessous se trouvait un laboratoire de mycologie poursuivant des études sur les effets allergènes de cette moisissure. La chance voulut que des spores de penicillium notatum s'en soient échappées pour s'infiltrer dans le laboratoire de Fleming en passant par la cage d'escalier. Fleming remarque que des extraits de penicillium notatum agissent in vitro pour contrer une variété de bactéries. Ces extraits détruisent non seulement les staphylocoques, mais aussi les pathogènes responsables de la scarlatine, de la pneumonie, de la méningite et de la diphtérie. Malheureusement, Fleming n'a pas alors les moyens et les connaissances pour extraire l'ingrédient actif, la molécule, responsable de l'activité de la moisissure. Fleming laisse tomber ses recherches sur le penicillium notatum et retourne à ses travaux sur les vaccins.

C'est seulement dix ans plus tard, en 1938, que deux autres scientifiques, Howard Florey, qui dirigent le laboratoire de pathologie de l'Université d'Oxford, et Ernst Chain, un jeune biochimiste d'origine juive, qui a fui l'Allemagne nazie, décident de s'attaquer de nouveau au problème. Après trois ans d'efforts, ils isolent assez de pénicilline relativement pure pour les premiers essais humains. Albert Alexander, un policier de 43 ans d'Oxford aux portes de la mort à cause d'une septicémie bactérienne, est le premier à en bénéficier. Après avoir été injecté avec la petite quantité de pénicilline disponible, son état s'améliore de manière radicale. Mais cela a nécessité l'utilisation de toute la pénicilline disponible. Quand l'état du policier s'aggrave à nouveau, les chercheurs extraient de l'urine du policier la pénicilline non métabolisée, la purifient et la réinjectent au patient. Encore une fois, son état s'améliore mais, éventuellement, cela ne suffit pas et Albert Alexander meurt.

Florey et son équipe se rendent compte que c'est seulement aux États-Unis qu'ils auront les moyens de mettre en œuvre la production de la pénicilline à grande échelle. En juin 1941, Florey, accompagné d'un autre biochimiste de talent, Norman Heatley, s'envole pour les États-Unis avec des échantillons de penicillium notatum. Ils établissent leur recherche à Peoria, dans l'Illinois, dans un laboratoire du ministère de l'Agriculture spécialisé dans les processus de fermentation. En quelques semaines, le laboratoire, sous la direction d'Andrew Moyer, introduit un nombre de techniques qui améliorent de manière considérable les rendements de la pénicilline. Moyer décide notamment d'utiliser, pour la fermentation, de "l'eau de maïs", un sous-produit de la préparation de l'amidon. Il remplace aussi la culture en surface de l'équipe d'Oxford par la culture en milieu submergé, beaucoup plus efficace. Mais Moyer se rend compte que ce dont il a vraiment besoin, c'est d'une souche de pénicilline plus performante. Il fait venir des échantillons du monde entier, mais, ironiquement, c'est Peoria qui lui fournit la souche recherchée. Une secrétaire du laboratoire à son heure de lunch remarque un melon moisi au marché aux fruits de Peoria. Sachant l'intérêt des chercheurs pour les moisissures, elle le ramène au laboratoire. La moisissure est identifiée comme étant du penicillium chrysogenum. Et les chercheurs découvrent qu'elle a la faculté de produire 200 fois plus de pénicilline que le penicillium notatum. À la suite de sa découverte, les chercheurs baptisent la secrétaire, Mary Hunt, "Moldy Mary" (Mary la moisissure).

Il devient dès alors possible de produire la pénicilline à l'échelle industrielle. Merck, Pfizer, Abbott et Squibb font partie d'un groupe de 21 laboratoires pharmaceutiques qui se partagent la tâche. En l'espace de quelques années, la production de pénicilline passe de bouteilles individuelles d'un litre et à des rendements de 0,0001% à des cuves de 50 000 litres et à des rendements de 90%. D'abord réservée à l'effort militaire, la pénicilline devient disponible à grande échelle à la fin des années 1940.

Depuis, la pénicilline -et ses dérivés- a sauvé la vie de millions de personnes. C'est grâce, bien sûr, à Alexandre Fleming, mais aussi à Howard Florey, Ernst Chain, Norman Heatley, Andrews Moyer, Mary Hunt et d'innombrables chercheurs en Grande-Bretagne et aux États-Unis.

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En fait, on doit la pénicilline non seulement à Alexandre Fleming qui, contrairement à ce que l'on pense, ne l'a pas "découverte" mais à la suite d'heureux concours de circonstances, accompagné de beaucoup d'efforts et d'années de recherche effectuée par de nombreux scientifiques, des deux côtés de l'Atlantique.

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Anecdote pour la découverte de la pénicilline

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Activit é 4.12 Mycètes=Fungi= Champigons

Des bactéries à l'homme...

Classification des basidiomycètes http://users.skynet.be/sky37166/champignons/classification/classification2.htm

Les champignons

Le règne des mycète possède 4 embranchements. La classification est basée sur la composition des parois, sur la structure des filaments et des organes reproducteurs. Les groupes sont hétérogènes, les ancêtres sont différents mails pas le mode de vie.

Caractéristiques des différents mycètes

Lichens

Mycorhizes

*Les champignons de l'embranchement des "Deutéromycètes" sont des mycètes qui se reproduisent uniquement de façon asexuée.

Importance pour les humains:

a) Penicillium:La pénicilline est un antibiotique qu'on a d'abord obtenu à partir d'une espèce de moisissure, le Penicillium. La pénicilline est un antibiotique Bactériostatique qui bloque la synthèse des parois bactériennes. Il existe plusieurs types de Pénicilline subdivisées en 2 groupes, les pénicillines naturelles (Pénicilline F et K) et les pénicillines synthétiques (Pénicilline G, V, Ampicilline). La découverte de la Penicilline est dût à Mr Fleming (1928)

C) Camenbert: Penicillium camemberti . Production d'une mycotoxine : l'acide cyclopiazonique.

Zy gomycètes

(type - et + ).

Ascomycètes

Basidiomycètes

Ce sont nos champignons de forêts, avec leur pied et leur chapeau (leur carpophore). Beaucoup sont saprophytes, notamment des végétaux ligneux, il y a quelques formes de moisissures parasites et beaucoup de champignons mycorhiziens.

Classification des basidiomycètes

http://users.skynet.be/sky37166/champignons/classification/classification2.htm

Le thalle des champignons

Cette différence de morphologie au niveau du thalle permet de distinguer :

Comme pour les Algues, les cellules ne sont pas différenciées, c'est à dire qu'il n'y a pas de groupes de cellules spécialisées dans une fonction particulière (excepté la reproduction).

Certains champignons ont plusieurs noyaux par cloison dans l'hyphe (syncitium). Ce sont les champignons les moins évolués qui ne sont pas cloisonnés.

Selon les conditions environnementales les hyphes peuvent

se regrouper sous différentes formes :

La forme que l'on rencontre dans nos forêts n'est en fait que l'organe de reproduction du champignon (voir la photo, un coprin). Le reste de l'organisme est enfoui dans la terre et entoure ou pénétre les matières en décomposition (ou les tissus de l'hôte pour les champignons mycorhiziens).

En raison de leur mode de nutrition par absorption, la croissance des champignons va surtout concerner la longueur de leurs hyphes, et donc l'expansion de leur mycélium (certains peuvent couvrir 15 hectares !).

Les champignons se reproduisent en majorité de façon asexuée. C'est par fragmentation du mycélium, ou production de spores asexuées (dites spores indirectes) qu'ils se multiplient végétativement.

Les spores sexuées (ou spores directes) sont formées le plus souvent quand les conditions du milieu changent.

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Activit é 4.12 Mycètes=Fungi= Champigons Des bactéries à l'homme... Classification des basidiomycètes http://users.skynet.be/sky37166/champignons/classification/classification2.htm Les champignons Le règne des mycète possède 4 embranchements. La classification est basée sur la composition des parois, sur la structure des filaments et des organes reproducteurs. Les groupes sont hétérogènes, les ancêtres sont différents mails pas le mode de vie.

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Pénicillium roqueforti

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Systématique

Forme sexuée :

Fungi, Ascomycota, Pezizomycotina, Eurotiomycetes, Eurotiomycetidae, Eurotiales, Trichocomaceae

La forme sexuée de P. roqueforti n'est pas connue. Toutefois il a été récemment trouvé dans la série Roqueforti une nouvelle espèce présentant une forme sexuée : Penicillium psychrosexualis (Houbraken et al., 2010).

Forme asexuée :

Penicillium est une forme asexuée :
Deutéromycète, Hyphomycètes, Hyphales, Moniliacés (Phialosporés - phialides en pinceaux - phialospores en chaîne).
Penicillium sous-genre Penicillium

Le groupe Penicillium roqueforti a récemment été divisée en trois espèces : P. roqueforti, P. carneum, et P. paneum, sur la base de différences dans les séquences d'ADN ribosomique et secondaires profils métaboliques (Boysen et al., 1996 ; Samson et Frisvad, 2004). Ces trois espèces forment la série Roqueforti.

Caractères morphologiques

Caractères culturaux selon la classification de Pitt :

Sur milieu CYA :
A 25 °C : Thalles de 40-70 mm de diamètre, texture lisse ou présence de légers sillons radiaux, ras, strictement velouté ; marge rase, irrégulière, souvent clairsemée et partiellement submergée ; mycélium peu en évidence, blanc ; conidiogenèse modérée à importante, vert turquoise en marge ou bleu-ciel glauque, vert terne, ou entre vert-pistache et bleu-vert glauque, et de temps en temps brun-olive au centre ; absence de pigments solubles et d'exsudats ; revers pâle, brun, ou vert à bleu-vert profond, parfois noir.
A 5°C : formation de petits thalles, généralement de 2 à 5 mm de diamètre, présence d'un amas central, avec une marge clairsemée, composée uniquement de mycélium blanc.
A 37°C : pas de croissance.

Aspect sur milieu CYA

Thalles

Revers

Sur milieu MEA :
Thalles de 40-70 mm de diamètre, texture lisse et strictement veloutée, mycélium ras et clairsemé ; marge sous la surface gélosée, souvent irrégulière ; mycélium peu en évidence, blanc, souvent sous la surface gélosée; conidiogenèse modérée à importante, vert terne ou entre vert-pistache et bleu-vert glauque, et de temps en temps brun-olive au centre ; absence de pigments solubles et d'exsudats ; revers pâle, brun, ou vert profond.

Aspect sur milieu MEA

Thalles

Revers

Sur G25N :

Thalles de 20-22 mm de diamètre, mais parfois présence d'une marge submergée étendue, le diamètre peut alors atteindre 28 mm, texture lisse ou présence de légers sillons radiaux, modérément profond, dense, veloutée à légèrement floconneuse ; marge généralement large, faite de mycélium blanc ; conidiogenèse modérée à importante, couleurs similaires à celles sur CYA; absence de pigments solubles et d'exsudats.

Aspect sur milieu G25N

Thalles

Microscopie

Traits caractéristiques :

Les conidiophores (100 à 200 µm) sont portés par des hyphes subsurfaçaux, ils ont une paroi mince et rugueuse.
L'appareil sporifère est terverticillé (sous-groupe des Penicillium).
Les phialides sont ampouliformes avec un col court.
Les conidies sont sphériques (4-6 µm), avec une paroi fine et lisse, elles sont portées en longues colonnes compactes irrégulières à désordonnées, en masse elles paraissent vert foncé.

Des sclérotes peuvent être formés dans les cultures agées.

Penicillium roqueforti : appareil sporifère.

Habitat, Ecologie, Intérêt

Habitat Ecologie :

Penicillium roqueforti est un champignon saprophyte commun, qui est répandu dans la nature et peut être isolée du sol, des matières organiques en décomposition.
Très utilisé comme ferment dans la fabrication des fromages à pate persillée, P. roquefortiest aussi un champignon d'altération très commun. Du fait de son aptitude à croître à basse température il est fréquemment retrouvé comme agent d'altération sur les aliments conservés au froid. Il est également retrouvé sur les ensilages.
Il est commun sur les substrats avec une teneur élevée en acide acétique ou acide propionique, mais également en présence de teneurs élevées en CO2 et de faibles teneurs en O2.

Toxicité et pouvoir pathogène :

Dans certaines conditions de croissance, la plupart des souches sont capables de produire des métabolites secondaires nocifs (alcaloïdes et autres mycotoxines) (Peberdy, 1985).

Production de plusieurs mycotoxines : la roquefortine C, la PR-toxine, l'acide mycophenolique.

Bibliographie

Boysen M, Skouboe P, Frisvad J, Rossen L. (1996). Reclassification of the Penicillium roqueforti group into three species on the basis of molecular genetic and biochemical profiles. Microbiology 142: 541-549.

Domsch, K.H., Gams, W., Anderson, T.H. (1993). Compendium of soil fungi. Vol. I & II, reprint IHW - Verlag. Eching, Germany, 859 + 405 p.

Houbraken, J., Frisvad, J.C., and Samson, R.A. (2010). Sex in Penicillium series Roqueforti. IMA Fungus 1, 171-180.

Peberdy, J.F. 1985. Biology of Penicillium. In: Biology of Industrial Microorganisms. Demain, A.L. and Solomon, N.A., Eds. The Benjamin/Cummings Pub. Co., Inc. London; Amsterdam; Don Mills, Ontario; Sydney; Tokyo. pp. 407-431

Pitt, J.I. (1979). The genus Penicillium and its teleomorphic states Eupenicillium and Talaromyces. Academic Press, London, New York, 634 p.

Pitt John I. (1988). A laboratory guide to common Penicillium species (2nd ed.). Commonw Scientif Ind Research Organisation, North Ride Australia, 197 p.

Samson RA, Frisvad JC. (2004). Penicillium subgenus Penicillium: new taxonomic schemes and mycotoxins and other extrolites. Studies in Mycology 49: 1-266 .

Samson, R.A., Hoekstra, E.S., Frisvad, J.C. (eds., 2004). Introduction to food- and airborne fungi (7e ed.). Centraalbureau voor Schimmelcultures, Utrecht, The Netherlands. 389 p.

Samson, R. A., Houbraken, J., Thrane, U., Frisvad, J. C. & Andersen, B. (eds., 2010). Food and indoor fungi. (CBS-KNAW Fungal Biodiversity Centre: Utrecht, The Netherlands). 390 p.

L'espèce sur Mycobank
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Fungi, Ascomycota, Pezizomycotina, Eurotiomycetes, Eurotiomycetidae, Eurotiales, Trichocomaceae La forme sexuée de P. roqueforti n'est pas connue. Toutefois il a été récemment trouvé dans la série Roqueforti une nouvelle espèce présentant une forme sexuée : Penicillium psychrosexualis (Houbraken et al., 2010). Penicillium est une forme asexuée : Deutéromycète, Hyphomycètes, Hyphales, Moniliacés (Phialosporés - phialides en pinceaux - phialospores en chaîne).