Notions de bactériologie
Source : Encyclopédie Universalis
La bactériologie a pris naissance dans le sillage de la chimie, à partir du milieu du XIXe siècle. Elle devait devenir en quelques décennies une science autonome sous l’impulsion de trois savants de génie : Louis Pasteur (1822-1895), qui a créé la bactériologie appliquée en ruinant la thèse de la génération spontanée ; Joseph Lister (1827-1913), qui a imposé l’hygiène médicale et développé la chirurgie en conditions antiseptiques, et Robert Koch (1843-1910), qui a mis au point la technologie des cultures microbiennes en milieu aseptique.
Un demi-siècle plus tard, la bactériologie portait encore la marque de ses fondateurs et en conservait l’esprit. Mais, sous la façade des instituts qui en perpétuaient le renom, de gigantesques transformations étaient élaborées. Elles ont fait de la bactériologie la discipline fondamentale sans laquelle n’auraient pu avoir lieu les développements spectaculaires de la biologie, de la biochimie et de la génétique.
En contrepartie, la bactériologie n’a pu conserver sa relative autonomie et a dû s’adapter aux exigences des branches nouvelles qui divergeaient rapidement : bactériologie agronomique, bactériologie médicale, bactériologie industrielle, bactériologie pharmaco-chimique.
Entre ces divers rameaux qui constituent un véritable « génie bactériologique » multiforme et plein d’avenir, la bactériologie fondamentale peut et doit constituer une véritable plaque tournante, pour pouvoir rester l’un des foyers majeurs du progrès scientifique en biologie.
Pasteur vient à la bactériologie par ses études sur les fermentations ; il pense en effet qu’il s’agit de processus biologiques, et non d’un mécanisme purement chimique, et il va s’efforcer de le démontrer. Dans son premier mémoire, en 1857, il décrit le ferment lactique comme un organisme vivant, visible au microscope sous l’aspect d’un petit bâton, et capable de se développer dans certains milieux de culture artificiels.
À l’occasion de ces travaux, Pasteur avait donc mis au point les techniques de culture des microbes en milieux liquides. Il démontre ensuite que la fermentation alcoolique est due à un autre organisme vivant, une levure. Puis, pendant plusieurs années, il étudie divers ferments, et les différencie par leurs caractères de culture et leurs besoins nutritionnels ; ce sont les premiers essais de classification biochimique des micro-organismes.
Des recherches sur la maladie des vers à soie (1865) conduisent alors Pasteur à étudier la pathologie d’origine microbienne. Des vétérinaires et des médecins avaient signalé dans le sang d’animaux charbonneux, des bâtonnets vivants microscopiques dont le rôle était bien contesté. Pasteur démontre que ces êtres vivants, cultivables au laboratoire, inoculables à l’animal, sont pathogènes, c’est-à-dire responsables de la maladie.Koch, travaillant indépendamment, arrivait aux mêmes conclusions.
Puis ce sont les découvertes de nombreux microbes : vibrion septique, staphylocoque (1878), streptocoque (1879) responsable de cette fameuse fièvre puerpérale dont s’était occupé Semmelweis. Enfin, assisté de trois médecins, E. Roux, Chamberland et Joubert, Pasteur découvre la possibilité d’immuniser contre une maladie par l’injection du microbe atténué : des cultures vieillies d’une bactérie entraînent, chez l’animal, une maladie peu grave ; mais cet animal est devenu réfractaire au microbe virulent : il est immunisé. C’est le principe des vaccinations.
Dans les années qui suivirent, le perfectionnement des méthodes de culture et d’identification des bactéries permit la mise au point de nombreux sérums et vaccins, progrès considérable dans la lutte contre les grandes épidémies
Certes, on découvre encore de nouveaux agents pathogènes, tel le bacille de la « maladie des légionnaires » ; mais on assiste surtout à une série de grandes nouveautés dans le domaine de la technologie et de la biologie moléculaire.
Ainsi, l’avènement des antibiotiques révolutionne le pronostic de maladies jusque-là mortelles. L’apparition de la microscopie électronique, puis le perfectionnement des méthodes biochimiques (en particulier l’immunochimie) apportent sans cesse de nouvelles connaissances dans l’ultrastructure de la cellule bactérienne.
Il y a longtemps que l’homme sait tirer parti des bactéries, et les faire travailler pour son profit : depuis la plus haute antiquité, il utilisait, sans le savoir, des oxydations ou des fermentations bactériennes pour préparer des aliments, des boissons, ou des vêtements. Si la fermentation du vin ou celle de la bière ne sont pas dues à des bactéries, mais à des levures (champignons inférieurs), la production du vinaigre, par contre, est l’oeuvre des bactéries acétiques, qui oxydent l’alcool en acide acétique. La fabrication du beurre et des fromages met en oeuvre l’action de bactéries lactiques ; la connaissance de leur rôle a favorisé le développement d’une branche spéciale de la bactériologie : la bactériologie laitière. À côté de l’industrie fromagère, les fermentations lactiques du lait ou des végétaux sont utilisées dans la production industrielle d’acide lactique, qui a d’importantes utilisations chimiques et pharmaceutiques. Le rouissage du lin et du chanvre est une décomposition microbiologique contrôlée des structures végétales, permettant de libérer les fibres textiles ; ce sont des bactéries butyriques qui permettent cette action. La fermentation butyrique est maintenant utilisée à une échelle industrielle pour la production d’acétone et de butanol : ce sont les besoins de la Première Guerre mondiale qui favorisèrent le développement de cette technique. La Seconde Guerre mondiale vit l’apparition d’une autre application industrielle de la microbiologie : la production d’antibiotiques.
Ces méthodes industrielles ont en commun l’extrême complexité des problèmes qu’elles posent : le risque majeur est la contamination bactérienne des cultures par des espèces néfastes ; autant il est simple de maintenir une culture pure dans une fiole de verre, autant les problèmes sont ardus lorsqu’il s’agit d’une cuve métallique de 40 000 litres. À une échelle plus restreinte, les bactéries peuvent être utilisées, comme aussi certains champignons inférieurs, à la production des enzymes et des vitamines dont les applications, en thérapeutique notamment, sont en plein développement. L’une des préoccupations actuelles des bactériologistes est de contrôler les processus de transformation microbienne de certains résidus organiques, soit pour en tirer des substances nutritives, soit pour produire des hydrocarbures ou d’autres matières utiles, soit enfin pour assurer le recyclage des déchets dans la nature.
Depuis 1960, les bactéries sont devenues un instrument de choix entre les mains des biochimistes et des généticiens. Les travaux en France de Monod, de Lwoff et de Jacob et ceux de nombreux chercheurs travaillant dans le monde entier, sous les auspices de la biologie moléculaire, ont abouti à une connaissance précise des rapports entre les gènes et les synthèses qu’ils contrôlent : codage du « message héréditaire » sur la molécule d’ADN ; transmission de l’information par l’ARN messager, aboutissant au ribosome, tête de lecture et chaîne de montage ; régulation génétique par les « opérateurs » et les « répresseurs ». Le contrôle du génome bactérien connaît aujourd’hui un extraordinaire essor, et débouche sur les réalisations pratiques du génie génétique : production d’hormones humaines ou d’interféron, par exemple, à partir de bactéries auxquelles on a transféré une information génétique appropriée.
Mots clés : agents pathogènes, bactéries, bactériologie, Industrie, micro-organismes, staphylocoque, streptocoque, TAR