Encore appelés protistes, les microbes sont des micro organismes vivants invisibles à l’œil nu. Ces organismes microscopiques ont ceci de particulier qu’ils varient en fonction de leur morphologie, leur physiologie, leur mode de reproduction et leur environnement. Composés des bactéries, des protozoaires, des champignons, les protistes font depuis de nombreuses années l’objet de plusieurs études par un domaine spécifique de la science. La branche de la science qui se charge de l’étude de ces bactéries est la microbiologie. Vous vous demandez ce que c’est que la microbiologie ? Comment elle marche ? Quelle est son importance ? Dans cet article, nous vous disons tout ce que vous devez savoir sur la microbiologie.
Qu’entend-on par la microbiologie ?
La microbiologie est une branche des sciences appliquées qui a pour objet les microorganismes et les activités qui les définissent. Ainsi, ce champ d’études s’illustre dans l’étude de tous les microorganismes, que ce soit les bactéries, les champignons, les protozoaires ou les virus. Ces microorganismes étudiés appartiennent généralement à trois grands règnes dotés de structures cellulaires eucaryotes ou procaryotes et marqués par leur unicellularité, leur taille microscopique, leur potentiel métabolique, leur capacité de reproduction, leur abondance et leur omniprésence.
En fonction de ces diverses caractéristiques, ces microorganismes sont classés en plusieurs groupes, à savoir : les algues, les protozoaires, les mycètes, les bactéries, les virus et les prions. De manière précise, la microbiologie se distingue :
• Par l’identification et la caractérisation de ces microorganismes ;
• L’étude de leur origine et de leur évolution ;
• La détermination de leurs caractéristiques, les résultats de leurs activités et leurs besoins ;
• L’analyse et la compréhension des relations qu’ils entretiennent entre eux et avec leur milieu naturel ou artificiel.
En microbiologie, les microbes et protistes sont classés suivant les domaines et les règnes. On distingue ainsi trois domaines : Archaea, Eubacteria, Eukarya ; et six règnes à savoir : Archaeabacteria, Eubacteria, Animalia, Plantae, Protista, Fungi.
Naissance de la microbiologie
Depuis de nombreux siècles, les hommes ont pensé qu’il y avait des organismes invisibles qui agissaient et interagissaient avec l’homme.Depuis l’Antiquité par exemple, Aristote avait déjà émis l’hypothèse d’une contagion invisible de certains maux. Il en est de même pour au XVIe siècle, de von Hutten et Paracelse qui évoquaient l’idée de l’existence de germes vivants invisibles. Toutefois, par manque de preuves, leurs idées n’eurent pas de succès.
L’invention du microscope
Ce n’est qu’avec l’évolution de la science et de la technologie que l’on a pu noter des avancés dans la compréhension des microorganismes qui nous entourent.En effet, la lentille grossissante fonctionnant comme une loupe et permettant d’agrandir les détails remonterait au XVe siècle. Toutefois, il semblerait que le microscope fut inventé par Zacharias Janssen, en 1595.
Ainsi, cette invention a permis aux scientifiques de la période d’observer des organismes invisibles à l’œil nu. C’est notamment le cas de l’allemand Athanasius Kircher qui a observé le sang des malades de la peste.
Des précurseurs de la microbiologie
De nombreux savants et chercheurs de l’époque en fonction de leurs découvertes sont considérés comme des précurseurs de la microbiologie. Le premier est bien évidemment Anton Van Leeuwenhoek.
En effet, contrairement à ces prédécesseurs et collègues, il s’est servi du microscope de sa fabrication pour observer, décrire et dessiner les bactéries présentes dans le tartre des dents et des levures de bière en 1680. Ces microbes invisibles à l’œil nu qu’il a observés, il leur a donné le nom d’« animacules ». Ses observations ont été publiées dans une série de lettres expédiées à la Royal Society.
En revanche, considéré comme le réel précurseur de la microbiologie, l’abbé Lazzaro Spallanzani (1729-1799) fut le premier à cultiver des microbes en utilisant un milieu nutritif. Ainsi, ce dernier faisait grandir des microorganismes dans du jus de viande à l’intérieur d’une bouteille. Cette découverte fut une avancée notable dans les théories de l’époque.
Historique de la microbiologie
Au-delà des évènements qui ont conduit à la naissance de la microbiologie en tant que discipline scientifique, de nombreux évènements ont conduit à la perfection et la notoriété de la microbiologie.
Les travaux de Louis Pasteur
L’un des scientifiques dont la recherche a conduit à des avancées marquantes dans le domaine de la microbiologie est sans doute Louis Pasteur. Ce dernier a notamment mis en évidence les fonctions des microorganismes dans la fermentation lactique et alcoolique. Ceci lui a permis de développer, entre 1857 et 1876, les techniques de pasteurisation et de stérilisation lui permettant la mise en place de cultures pures de microorganismes.
De plus, il a mené des travaux de recherche, entre 1877 et 1895, visant à démontrerque certaines maladies sont laconséquence de la présence des microorganismes. Il est également à l’origine du phénomène de « vaccination ».
Les travaux de R. Koch
Pouvant être considéré comme le véritable père de la microbiologie, le médecin allemand, Robert Koch (1843-1910) a développé les principales méthodes encore en application de nos jours : les milieux nutritifs adaptés à toutes sortes de bactéries ; les cultures des bactéries sur milieu solide ; les colorations spécifiques, etc. Ce scientifique est notamment à l’origine de la découverte du bacille de la tuberculose et du vibrion du choléra.
Les évolutions récentes en microbiologie
De nombreux autres évènements ont marqué l’histoire de la microbiologie. On compte parmi ces dernières :
• La découverte de la technique de coloration la plus utilisée dans l’étude et la classification des bactéries en deux grands groupes : les bactéries à Gram positif et à Gram négatif, par Hans Christian Gram développes-en 1884.
• La découverte des bactériophages par Frederick Twort et Félix d’ Hérelle en 1917.
• La découverte des propriétés antibactériennes de la pénicilline par Robert Flemming en 1929.
• L’invention de la technologie de PCR (Polymerase Chain Reaction), aujourd’hui outil de base en biologie moléculaire, en 1977 par Carl Woese.
• Le séquençage complet du premier génome bactérien par Craig Venter et ses collègues du TIGR en 1995.
Les Branches ou domaines de microbiologie
De même que tous les domaines de la science, la microbiologie sont décomposés en plusieurs sous-champs d’application en fonction des objets d’études. Cette distinction permet de définir les différentes spécialités de la microbiologie suivant les aspects étudiés. Cette distinction des branches de la microbiologie est tributaire de leur application dans d’autres disciplines (microbiologie médicale, microbiologie alimentaire, etc.), de l’habitat des microorganismes étudiés (microbiologie marine, etc.) et des groupes de microorganismes analysés.
Ainsi, on compte au sein de la microbiologie :
• La bactériologie qui est l’étude des bactéries.
• La mycologie qui est l’étude des champignons.
• La phycologie qui est l’étude des algues.
• La parasitologie qui est l’étude des parasites.
• La virologie qui est l’étude des virus.
• L’épidémiologie qui est l’étude du rôle des microorganismes dans la santé et la maladie des populations.
• L’immunologie qui est l’étude des mécanismes de défense du corps contre les virus, les bactéries, et les champignons.
Les types de microbiologie
En ce qui concerne l’application de la microbiologie, on note divers types de microbiologies qui sont étudiés dans les centres de formation. Ces types de microbiologies sont classifiés en fonction de l’objet d’étude et de l’application des résultats dans un domaine précis au sein de la société. Ainsi, on compte comme domaine ou type de microbiologie :
• La Microbiologie Appliquée : qui est l’étude et l’exploitation des microorganismes pour le profit de la société.
• La microbiologie Environnementale : qui est l’étude des microorganismes dans leur environnement dans le but d’une meilleure connaissance et compréhension des mécanismes de l’écologie et une meilleure conservation des milieux. Ici, on a des sous-branches comme la microbiologie marine, la microbiologie des sols, etc.
• La Microbiologie Clinique : il s’agit de l’étude, du diagnostic et du traitement des microorganismes pathogènes et de leurs effets sur la santé de l’homme.
• La Microbiologie Moléculaire : cette dernière branche de la microbiologie est une étude plus spécifique des microbes notamment dans le domaine biotechnologique. Cette dernière inclut la microbiologie industrielle.
L’identification des bactéries en microbiologie
En microbiologie, la base du travail consiste en l’identification des diverses espèces bactériennes présentes dans l’environnement de l’homme. Cette identification se fait suivant des critères morphologiques, des critères biochimiques et des critères génétiques.
Les critères morphologiques des bactéries
L’identification des bactéries se fait principalement suivant leur morphologie. Cette observation morphologique préliminaire à toute étude microbiologique se fait dans un laboratoire. Ainsi, à l’œil nu, sur un microscope, on distingue les caractéristiques suivantes :
• La forme du relief de la bactérie. Suivant les types de bactéries, elle peut être bombée, semi-bombée, ou plate ;
• La taille ;
• La coloration et la pigmentation ;
• L’aspect (collant, filamenteux, etc.) ;
• L’odeur ;
• La transparence (opaque, translucide) ;
• L’allure des contours (régulier, dentelés) ;
• La consistance ;
• L’aspect de la surface (lisse ou rugueuse).
Les critères biochimiques des bactéries
Aussi, les bactéries sont identifiables en observant le type de substrat qu’elle utilise. Pour ce faire, on met la bactérie en contact dans un milieu de culture avec un glucide, ou un peptide, ou d’autres substrats plus complexes. La révélation de ce substrat peut être faite par virage d’un indicateur de pH, puisqu’ils ne donnent pas tous le même produit.
Ainsi, au niveau chimique, toutes les bactéries ont des caractères qui leur sont propres et qui permettent de les classifier.
Les critères génétiques
De nombreuses techniques génétiques ont été développées pour identifier et classifier les diverses bactéries étudiées en microbiologie. Parmi ces techniques, on dénombre :
• La PCR (Polymerase Chain Reaction) qui analyse un gène présent exclusivement chez une famille ou un genre bactérien par réhybridation spécifique de courtes séquences d’ADN synthétiques précise ;
• Les puces à ADN qui analysent les gènes visibles dans une famille de bactérie en l’analysant jusqu’à la souche même.
• La systématique bactérienne qui permet d’identifier une souche bactérienne inconnue grâce à différents examens et à l’utilisation de milieux de culture spécifiques.
• La coloration de Gram, les tests de la catalase et de l’oxydase qui permettent de déterminer la famille de bactérie.
L’importance de la microbiologie
La microbiologie, comme nous l’avons précisé s’attèlent à l’analyse des microorganismes présents dans notre environnement. Ces microorganismes peuvent avoir un impact positif ou négatif sur notre organisme, puisqu’ils peuvent être soit à l’origine des maladies ou avoir des effets positifs sur notre santé et notre vie. Ainsi, ce domaine scientifique est d’une grande importance pour la société. On compte parmi ses nombreux avantages :
• La microbiologie permet de nos jours d’avoir des connaissances qui sont utilisées en biotechnologie, principalement dans la technologie alimentaire, la gestion des déchets, la fabrication des matériaux et la médecine. Son application dans ces divers domaines permet de faire avancer la science, d’améliorer le confort de vie des populations, de même que leur santé.
• Dans le domaine de l’analyse génétique, le génie génétique, la microbiologie est importante, puisqu’elle sert de base et de modèle dans l’analyse génétique, vu que les génomes analysés sont petits et facilement manipulables.Le séquençage de génomes microbiens a ainsi permis de réaliser des avancées majeures dans l’apprivoisement des microorganismes et de l’environnement.
• La microbiologie, en étudiant les microorganismes, participe à l’amélioration de nos connaissances et de notre compréhension du monde qui nous entoure.
• La microbiologie est importante également en ceci qu’elle nous permet de trouver des palliatifs aux bactéries qui causent des maladies. Elle trouve aussi une application positive dans divers domaines, notamment en participant à la création d’engrais, de lubrifiants, etc.
• L’application de la microbiologie est bénéfique et est mise à contribution dans divers secteurs de l’industrie alimentaire tels que la fromagerie, la boulangerie, la production de l’alcool et des arômes, etc.
• Dans l’industrie pharmaceutique, la microbiologie est mise à contribution pour la production des protéines humaines à l’aide de microorganismes, tels que l’insuline, les vaccins et diverses molécules, etc.
En définitive, la microbiologie est une science qui permet l’étude et la compréhension des microorganismes qui jouent un rôle positif ou négatif dans la vie de l’Homme. Ce domaine d’application de la science est à l’origine de nombreuses avancées dans divers domaines de la vie humaine, puisque son impact et son champ d’application sont variés. La microbiologie est notamment liée à divers domaines, ce qui la rend d’autant plus incontournable dans notre société.