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Micrococcus

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Micrococcus
Description de cette image, également commentée ci-après
Micrococcus mucilaginosis
Classification LPSN
Domaine Bacteria
Phylum Actinomycetota
Classe Actinomycetes
Ordre Micrococcales
Famille Micrococcaceae

Genre

Micrococcus
Cohn, 1872

Micrococcus est un genre de bactéries à coloration Gram positive appartenant à la famille des Micrococcaceae, décrit pour la première fois en 1872 par Cohn[1].

Les cellules sont des coques de 0,5 à 2 µm de diamètre, souvent groupées en tétrades ou en amas irréguliers, généralement immobiles. Ce sont des bactéries aérobies, à métabolisme oxydatif, possédant une catalase, chimio-organotrophe[2]. La paroi cellulaire de Micrococcus est importante et peut faire jusqu'à 50 % de la masse cellulaire. Son génome est riche en guanine et cytosine (GC), ayant habituellement un taux de GC compris entre 65 et 75 mol%[3].

Ces bactéries ont de nombreux habitats, notamment le sol, les eaux douces, les aliments mais leur habitat primaire est la peau des mammifères[3].

Écologie et habitat

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Micrococcus a été isolé de la peau humaine (et donc dans le microbiote cutané humain) et animale. La peau des mammifères est considérée, à ce jour, comme l'habitat principal de Micrococcus[3].

Peau humaine

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La peau humaine est riche en microcoques. En effet, une population cutanée de Micrococcus a été retrouvée chez 96 % de 115 individus habitant dans 18 États différents des États-Unis [4], avec une très forte proportion en M. luteus (~90 % des cas)[3]. Une étude [5] a montré que les microcoques constituent 1 à 20 % de la flore aérobie totale isolée de la peau de la tête, des jambes et des bras, mais moins de 1 % de ces isolats correspond à des zones de haute densité bactérienne comme les aisselles ou les narines. Les microcoques sont cependant rarement isolés sur la peau d'enfants de moins d'un an[3].

Lorsqu'il est sur la peau humaine, Micrococcus luteus dégrade les composés de la sueur en composés à l'odeur désagréable[Lesquels ?].

Peau animale

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Micrococcus a été isolé de la peau de nombreux animaux, incluant écureuils, rats, ratons-laveurs, opossums, chevaux, porcs, bovins, chiens et divers primates. L'espèce dominante est M. varians tandis que M. luteus est rarement isolé de peau non humaine [3],[6].

Sources secondaires

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Les sources secondaires, c'est-à-dire contenant une faible population de ces coques, sont les produits laitiers[7], les viandes[8], la bière[9], les sols et poussières, les boues d'estuaire, l'eau de mer[10] et l'eau douce, mais également l'air. Le sol était précédemment considéré comme la source primaire des microcoques [3], cependant M. luteus meurt rapidement lorsqu'il est placé dans un sol naturel. Des observations microscopiques ont montré que la bactérie était physiquement détruite par des prédateurs de bactéries du sol, dont Streptoverticullum sp.[11],[12].

Lorsqu'ils ne sont pas détruits par des prédateurs bactériens et malgré le fait qu'ils ne forment pas de spores, les Micrococcus peuvent survivre durant un grand laps de temps. Une étude récente de Greenblat et al. a démontré qu'un M. luteus a survécu dans l'ambre entre 34 000 et 170 000 ans, voire plus, sur la base de l'étude de son ARNr 16S[13].

Dans la bière, Micrococcus kristinae forme des sédiments dans les bouteilles de bière et change les saveurs de cette dernière[3].

Pouvoir pathogène

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Micrococcus est généralement considéré comme un organisme saprophyte ou commensal. Il peut cependant être un pathogène opportuniste, notamment chez les patients immunodéprimés (comme les patients infectés par le VIH)[14]. Chez ces derniers, les microcoques peuvent être impliqués dans diverses infections, notamment des bactériémies récurrentes, des chocs septiques, de l'arthrite septique, des endocardites ou encore des méningites. Dans de rares cas, la mort d'un patient immunodéprimé peut être due à une infection pulmonaire à Micrococcus.

Il peut être difficile d'identifier Micrococcus comme cause d'une infection, car il est normalement présent dans la microflore de la peau humaine et que le genre est rarement impliqué dans une infection (hormis dans les cas cités plus haut). La culture de cette bactérie dans un échantillon de sang est en général une contamination du prélèvement, sauf chez les personnes immunodéprimées ou chez les porteurs du virus VIH et étant atteints du SIDA comme cité ci-dessus.

Propriété bactérienne

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Morphologie

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La morphologie est la description de l'aspect, à l’œil nu ou au microscope, de la bactérie ou de ses colonies. Ces critères de morphologies permettent de déterminer vers quels genres bactériens généraux se diriger et donc déterminer les tests biochimiques et les milieux de cultures à utiliser par la suite.

Macroscopique

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Colonie de M. luteus après 48h de culture à 37 °C sur milieu TSA

Les colonies sont généralement rondes, à bord régulier, de relief bombé et d'aspect lisse et brillant. Elles sont généralement pigmentées avec des nuances de jaunes ou de rouges, donnant un aspect opaque aux colonies[2].

Microscopique

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Micrococcus sp. - État frais au microscope à contraste - x1250

Les bactéries du genre Micrococcus sont des coques Gram positives[Notes 1], de 0.5 à 2.0 µm de diamètre, groupées en tétrade, amas irréguliers ou éventuellement en paires. Le groupement en chaines n'est pas visible[2].
Elles sont généralement non mobiles(Micrococcus agilis et M. roseus sont mobiles) et asporulés [3],[2].

Milieux d'isolement

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Les milieux d'isolement permettent de faire croître et de séparer les différents organismes présents dans un échantillon et donc de les isoler afin de pouvoir les étudier individuellement. Ces milieux peuvent contenir diverses substances inhibitrices ou chimiques, permettant alors des informations sur les micro-organismes étudiés.

Milieux généraux

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La plupart des microcoques poussent sur gélose nutritive ou sur gélose P(présenté par Naylor et Burgi en 1984)[15], à 37 °C[3]. Ils sont également généralement halotolérants, poussant avec 5 % de chlorure de sodium et poussent dans une gamme de température optimale de 25 à 37 °C[2].

Les seules exceptions sont M. agilis qui est psychrophile et pousse mieux entre 22 et 25 °C, et M. halobius qui nécessite 5 % de chlorure de sodium (NaCl) pour croître dans ce type de milieu peu riche[3].

Milieux sélectifs

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L'utilisation de milieux sélectifs peut permettre d'éliminer certains organismes non recherchés présents régulièrement dans les échantillons isolés :

  • l'utilisation de cycloheximide (50 mg/L) permet l'inhibition des moisissures, notamment pour l'isolement à partir de mammifères non humains[3],[4],[6] ;
  • la gélose FTO au nitrofurane (50 mg/L), développée par Curry et Borobian en 1976[16], permet d'isoler les populations de microcoques (et de corynebactéries) en évitant la croissance de Staphylococcus, organismes fréquemment retrouvés sur des échantillons provenant de la peau ;
  • la gélose FP au furazolidone (50 mg/L), développée par Rheinbaben et Hadlok en 1981[17], permet la croissance des Micrococcus et inhibe la croissance des Staphylococcus.

Conservation

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Les cultures de microcoques peuvent être stockées sur gélose nutritive au réfrigérateur (5 °C) pour 3 à 5 mois, si elles sont en tube parfaitement scellé. Elles peuvent également être stockées sur gélose nutritive, sous paraffine liquide au réfrigérateur (5 °C) durant 1 à 2 ans. La méthode la plus fiable est la lyophilisation selon la méthode standard de Kirsop et Snell[18] ou l'azote liquide[3].

Caractéristiques phénotypiques et biochimiques

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Caractéristiques métaboliques

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Générales
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Micrococcus est un genre chimioorganotrophe[Notes 2], et possèdent un métabolisme aérobie[Notes 3] qui produit rarement (ou peu) d'acides à partir des sucres[2].

De plus, les microcoques sont catalase positifs[Notes 4], oxydase variable[Notes 5] et aérobie stricts[Notes 6],[3]. Plusieurs espèces de Micrococcus, comme M. luteus, et M. roseus, produisent des pigments caroténoïdes jaunes ou roses lorsqu'elles poussent sur des géloses contenant du mannitol.

Voici quelques composés carbonés pouvant être (ou non) oxydés, en dioxyde de carbone et en eau, par les Micrococcus[3],[19],[20],[21],[22].

Composé carboné Réaction d'oxydation par Micrococcus
Acétate Positive
Lactate Positive
Pyruvate Positive
Succinate Positive
Fructose Positive
Galactose Positive
Glucose Positive
Glycérol Positive
Maltose Positive
Sucrose Positive
Mannitol Variable
Sorbitol Variable
Arabinose Variable
Rhamnose Variable
Ribose Variable
Xylose Variable
Amidon Variable
Dulcitol Négative

Du côté enzymatique, la thymidine kinase[Notes 7] et une phosphorylase peuvent être détectées. De plus, une uridine phosphorylase, démontrant une activité faible est trouvable et l'uridine kinase n'est pas détectable[3].

Cas spécifiques
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Une souche de M. luteus a montré la production de riboflavine (vitamine B2), lorsqu'elle pousse sur des polluants organiques, toxiques, comme la pyridine[23].

Les souches de M. varians et de M. kristinae peuvent pousser en anaérobie facultative et produisent alors de l'acide L-lactique à partir du glucose[3],[24].

Séparation Micrococcus / Staphylococcus
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Les caractéristiques phénotypique et biochimique des microcoques et des staphylocoques sont très proches. Les plus grandes différences permettant la différenciation des genres se retrouvent au niveau de la séquence ADN, de la composition de la paroi, des acides gras présents sur la membrane et de la classe de ménaquinones (MK) produites[3]. Cependant, ces caractéristiques ne peuvent être facilement mises en exergue dans un laboratoire classique.

Il donc faut des tests spécifiques, simples et facilement mis en œuvre afin de pouvoir les séparer avec certitude. Voici quelques-uns de ces tests :

Et voici les résultats à ces tests[3] :

Test Micrococcus Staphylococcus
Fermentation lactique du glucose Généralement(> 70 %) négatif Généralement positif
Acidification à partir du glycérol Négatif (sauf M. kristinae et M. roseus) Généralement positif
Résistance au O129 Sensible Résistant
Résistance à la bacitracine Sensible Résistant
Résistance à la lysostaphine Résistant Sensible
Croissance sur gélose FP Positif Négatif
Croissance sur gélose FTO Positif Négatif

Les souches de M. kristinae et de M. roseus productrices d'acides à partir du glycérol sont cependant facilement différenciables des Staphylococcus par leurs colonies convexes et leurs pigments caractéristiques[4].

Composition membranaire et de la paroi

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La membrane cytoplasmique des Micrococcus a été particulièrement étudiée via M. luteus[3],[31].

L'acide gras majeur présent dans la membrane plasmique des microcoques est un C15 saturé avec des branchements méthyles[3],[32],[33],[34],[35],[36], tandis que les phospholipides majeurs sont la cardiolipine et le phosphatidylglycérol[3]. D'autre part, la membrane contient beaucoup de longues chaines carbonées aliphatiques de l'ordre du C22 au C33[3],[37],[38],[4]. Ils contiennent également des ménaquinones hydrogénées de type MK-7, MK-8 et MK-9[3],[39],[40],[41] et des cytochromes de type a-, b-, c- et d-[3],[42].

La membrane plasmique est également le siège des enzymes permettant la biosynthèse des phospholipides, du peptidoglycane[Notes 8] et des acides teichuroniques [Notes 9],[3],[43],[44],[45].

Les membranes de M. luteus[Notes 10] sont inhabituellement riches en mannose[46], et nombre de ces mannoses sont liés à un lipomannane succinylé[47]. De plus, une partie de ces mannoses est également retrouvée dans les glycoprotéines membranaires. Cette présence de glycoprotéines est d'ailleurs plutôt inhabituelle chez les eubactéries[3].

Caractéristiques génomiques

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Ce genre possède un GC% riche, entre 65 et 75 mol%[3].

Génome

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Les études de transformations[48] et d'hybridation[49] ont montré que les espèces du genre Micrococcus ne sont pas extrêmement proches[3]. Les espèces M. lulteus et M. lylae montrent une similarité de séquence de l’ordre de 40 à 50 % (dans des conditions d'association optimale), alors que M. luteus et M. kristinae ou M.lylae n'en montrent qu'entre 10 et 18 %. Cela suggère que plusieurs espèces de microcoques pourraient, sur la base de l'analyse de l'ARN ribosomique, être reclassifiées dans d'autres genres microbiens[3].

D'autre part, les analyses comparatives de son ARN ribosomique 16S, et les analyses chimiques de sa paroi, montrent qu'il est plus proche du genre Arthrobacter que d'autres genres coccoïdes comme les Staphylococcus et les Planococcus[3],[50],[51],[52]. Pour cette raison, il ne peut être inclus dans les genres Staphylococcus et Planococcus, au sein de la famille des Microccocaceae dont il fait partie.

L'ARN ribosomique de la souche type du genre, M. luteus, a été séquencée[53] et sa comparaison avec d'autres ARNr 23S bactériens a permis de construire des sondes spécifiques[54]. L'une de ces sondes (pAR28) est très spécifique et ne réagit qu'avec M. luteus et M. lylae, qui sont proches génomiquement. Tandis qu'une autre sonde (pAR27) réagit avec tous les microcoques, mais également avec le genre Arthrobacter, qui est donc proche des Micrococcus[3].

Plasmides

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Dans la majorité des souches de microcoques, un pourcentage variable (7 à 55 %) de plasmides a pu être détecté[55].

La plupart des souches possédant des plasmides montrent 1 à 2 types de plasmides, ayant une taille comprise entre 1 et 100 MDa[3].

Intérêt industriel

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Agro-alimentaire

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Les microcoques sont utilisés dans la production de viandes fermentées, pour améliorer leurs couleurs, arômes et saveurs, et conserver leurs qualités organoleptiques[3],[8],[56],[57]. Cependant, si l'on se base sur les mises à jour de classification, la majorité des souches utilisés ont été reclassées dans les staphylocoques, en particulier Staphylococcus carnosus et occasionnellement S. xylosus[3],[58].

Les vraies microcoques utilisées dans les traitements de la viande sont des Micrococcus varians et M. kristinae (retrouvées isolées de saucisses fermentées)[3],[27].

Pharmaceutique

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Des espèces de Micrococcus, plus précisément M. luteus et M. varians, sont largement utilisées pour rechercher divers antibiotiques dans des fluides corporels, la nourriture, le lait ou les préparations pharmaceutiques[3],[59],[60],[61],[62],[63].

Industrie pétrolière et environnementale

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Les microcoques, comme beaucoup d'autres représentants des actinobactéries, ont un catabolisme polyvalent, avec une habilité à utiliser un large spectre de composés inhabituels, comme les pyridines, les herbicides, les biphényles chlorés ou le pétrole et dérivés[64],[65]. Ils sont probablement impliqués dans la détoxification ou la biodégradation de nombreux autres polluants environnementaux [66]. D'autres Micrococcus isolés produisent divers composés utiles, comme les hydrocarbures aliphatiques à longue chaine carbonée (C21-C34) pour les huiles lubrifiantes[3],[4],[37],[38].

Espèces appartenant au genre Micrococcus

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Liste de la LPSN approuvée par l'IJSEM

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Le genre Micrococcus était traditionnellement différencié en 9 espèces [2],[3] sur la base de critères phénotypiques tels que la production de pigment(s) et la morphologie des colonies[4]. Par exemple, M. lylae peut être différencié de M. luteus par la production d'un pigment jaune chez M. luteus et une absence de pigment ou un pigment blanc-crème chez M. lylae, bien que ces deux espèces aient de nombreuses caractéristiques communes. De même M. roseus est la seule espèce de Micrococcus produisant des pigments roses[3].

Cette classification a été profondément remaniée par les données de la phylogénétique moléculaire et notamment les résultats du séquençage de l'ARN ribosomique 16S[1]. Seules deux des anciennes espèces ont été conservées tandis que les sept autres ont été reclassées, trois dans le genre Kocuria et les quatre autres dans des genres différents :

Le genre Micrococcus s'est néanmoins enrichi de nouvelles espèces décrites à partir de 2000 :

Autres identifications

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ITIS

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Selon ITIS (20 octobre 2018)[67] :

NCBI

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Selon NCBI (21 octobre 2018)[68] :

Notes

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  1. ↑ Les bactéries apparaissent violettes à l'observation microscopique après une coloration de Gram
  2. ↑ . Les bactériens chimioorganotrophes produisent leurs énergies en dégradant des composés carbonés d'origine organique
  3. ↑ . Un métabolisme aérobie utilise l'oxygène dans ces réactions de dégradations des composés utilisés
  4. ↑ La catalase est une enzyme qui dégrade le peroxyde d'hydrogène (eau oxygénée ou H2O2) est dégradé en eau (H2O) et 1/2 oxygène (O2). On observe la formation de bulles dans une goutte d'eau oxygénée lorsque l'on place des bactéries catalase positives (c'est-à-dire possédant la catalase) au sein de cette goutte
  5. ↑ L'oxydase est une enzyme cytochrome permettant d'oxyder des composés grâce à l'oxygène (O2). Lors du test bactériologique du même nom, l'oxydase réduit des composés N-méthylés du paraphénylènediamine en semi-quinone, qui donne une coloration rose-violacée au test
  6. ↑ L'oxygène est nécessaire à la croissance des bactéries aérobies strictes, son absence empêche leur croissance
  7. ↑ . C'est une enzyme phosphorylant ou déphosphorylant les thymidines
  8. ↑ C'est un constituant de la paroi bactérienne
  9. ↑ Ce sont des acides composés d'un acide uronique et d'un dérivé uronique d'acide aminé
  10. ↑ M. luteus est la souche dite type du genre Micrococcus


Références

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Voir aussi

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