--- title: "Cytoplasme, ribosomes et chromosome bactérien" url: https://bacteriologie.net/generale/cytoplasmechromosme.html section: "Bactériologie générale" updated: 2026-11-09 reading_time_min: 5 author: Collectif éditorial de bacteriologie.net license: Usage pédagogique non commercial avec citation de la source (voir https://bacteriologie.net/copyright.html) --- # Cytoplasme, ribosomes et chromosome bactérien > Support pédagogique de bactériologie (bacteriologie.net). Ne remplace ni un avis médical ou vétérinaire, ni un protocole de laboratoire validé. > Source : https://bacteriologie.net/generale/cytoplasmechromosme.html · Mise à jour : 2026-11-09 ## Synthèse - Le cytoplasme bactérien est un compartiment dense dépourvu d'organites membranaires mais contenant ribosomes, inclusions et le chromosome bactérien. - Les ribosomes bactériens (70S) sont la cible majeure des antibiotiques inhibiteurs de la synthèse protéique (aminosides, tétracyclines, macrolides). - Le chromosome bactérien est une molécule d'ADN bicaténaire circulaire, superenroulée et associée à des protéines HU et IHF. - La réplication du chromosome est bidirectionnelle à partir d'une origine unique (oriC) et indépendante du cycle cellulaire. - Les plasmides, ADN extrachromosomique, portent fréquemment des gènes de résistance aux antibiotiques et de virulence. - Les inclusions cytoplasmiques (glycogène, polyphosphates, granules de soufre) servent de réserves énergétiques ou métaboliques. ## ⚡ Points clés (à retenir) - Le cytoplasme bactérien représente 70-80% du volume cellulaire avec une concentration en protéines de 200-300 mg/mL. - Les ribosomes 70S (30S+50S) diffèrent des ribosomes eucaryotes 80S, permettant une action sélective des antibiotiques. - Le chromosome bactérien est compacté en domaines superenroulés (environ 50 par chromosome chez *Escherichia coli*). - La topoisomérase II (ADN gyrase) est essentielle pour gérer la surspiralisation de l'ADN et cible des fluoroquinolones. - Les nucléoïdes bactériens contiennent environ 10 protéines majeures associées à l'ADN (HU, H-NS, Fis, IHF). - Les plasmides conjugatifs permettent le transfert horizontal de gènes de résistance entre bactéries. - Les granules de volutine (polyphosphates) sont des marqueurs de stress nutritif et participent à la virulence. - Les corps d'inclusion (comme les granules de PHB) sont utilisés en biotechnologie pour la production de bioplastiques. ## Structure et fonction du cytoplasme bactérien Le cytoplasme des bactéries est un gel aqueux hautement organisé malgré l'absence d'organites membranaires. Sa viscosité est environ 5 fois supérieure à celle de l'eau pure, limitant la diffusion passive des macromolécules. La concentration élevée en protéines (appelée "macromolecular crowding") favorise les interactions moléculaires et la formation de complexes enzymatiques. ### Composition biochimique Le cytoplasme contient environ 70% d'eau, 15% de protéines, 7% d'ARN, 3% de lipides et 3% d'autres métabolites. Le pH cytoplasmique est maintenu autour de 7,5 malgré un gradient transmembranaire de protons généré par la chaîne respiratoire. Les ions potassium (K⁺) dominent la composition ionique avec des concentrations atteignant 200-300 mM. Les enzymes du métabolisme central (glycolyse, cycle de Krebs, synthèse d'acides aminés) sont majoritairement cytoplasmiques. Contrairement aux eucaryotes, les bactéries ne possèdent pas de cytosquelette classique mais des homologies fonctionnelles comme les protéines MreB (actine-like) et FtsZ (tubuline-like) impliquées dans la morphogenèse. ## Ribosomes bactériens Les ribosomes bactériens, de coefficient de sédimentation 70S, sont constitués de deux sous-unités : 30S (16S rRNA + 21 protéines) et 50S (5S + 23S rRNA + 34 protéines). Le gène de l'ARNr 16S est un marqueur phylogénétique universel en [taxonomie](https://bacteriologie.net/generale/systematique.html) bactérienne. La traduction [procaryote](https://bacteriologie.net/generale/introduction.html) diffère des eucaryotes par l'absence de coiffe 5' sur l'ARNm et l'utilisation de formyl-méthionine comme acide aminé initiateur. **Tableau 1 : Cibles des antibiotiques inhibiteurs de la synthèse protéique sur le ribosome bactérien** | Antibiotique | Cible ribosomale | Mécanisme d'action | | --- | --- | --- | | Aminosides | Sous-unité 30S (ARN16S) | Induction d'erreurs de lecture et blocage de l'initiation | | Tétracyclines | Sous-unité 30S | Blocage de la fixation de l'ARNt aminoacylé | | Macrolides | Sous-unité 50S (tunnel de sortie) | Blocage de l'élongation de la chaîne peptidique | | Chloramphénicol | Peptidyl transférase (50S) | Inhibition de la formation de liaisons peptidiques | | Lincosamides | 50S | Blocage de la translocation | *Source : CA-SFM/EUCAST 2024, adapté des mécanismes d'action ribosomaux.* > **⚠ Résistance aux antibiotiques ribosomaux** > > Les modifications post-transcriptionnelles de l'ARNr (méthylations) par des méthylases confèrent une résistance croisée aux [macrolides](https://bacteriologie.net/generale/antibiotique.html)-lincosamides-streptogramines (phénotype MLSB). Les gènes erm codant ces enzymes sont souvent plasmidiques ou transposonniques. ## Chromosome bactérien et organisation du nucléoïde Le chromosome bactérien typique est une molécule d'ADN circulaire bicaténaire de 0,5 à 10 Mpb selon les espèces. Chez *[Escherichia coli](https://bacteriologie.net/medicale/escherichia.html)* K-12, il mesure 1,5 mm déroulé mais est compacté en un nucléoïde de 0,5 µm de diamètre. Cette compaction fait intervenir : - Le superenroulement négatif (1 tour de superhélice/200 pb en moyenne) - Les protéines nucléaires HU, IHF et H-NS agissant comme "histones-like" - La partition en environ 50 domaines topologiques indépendants ### Réplication chromosomique La réplication est bidirectionnelle à partir de oriC (origine de réplication) et implique : 1. Dénaturation de l'ADN par DnaA protéine 2. Formation de la fourche de réplication avec hélicase (DnaB) et primase (DnaG) 3. Élongation par l'ADN polymérase III holoenzyme (complexe de 10 sous-unités) 4. Terminaison dans la région ter opposée à oriC La vitesse de réplication atteint 1000 nucléotides/seconde avec une fidélité de 10⁻¹⁰ erreurs/nt grâce au système proofreading 3'-5' exonucléasique. ## ADN extrachromosomique : plasmides et autres éléments Les [plasmides](https://bacteriologie.net/generale/plasmides.html) sont des molécules d'ADN circulaires ou linéaires autonomes pour la réplication, de taille variable (1 à >200 kb). On distingue : **Tableau 2 : Classification des principaux plasmides bactériens d'intérêt médical** | Type | Taille (kb) | Caractéristiques | Exemple clinique | | --- | --- | --- | --- | | Conjugatifs | 60-200 | Système tra (transfert), résistances multiples | Plasmide R100 (résistance aux sulfamides) | | Non-conjugatifs | 5-60 | Mobilisables, toxines | pPCP1 de *Yersinia pestis* | | Cryptiques | 1-15 | Fonction inconnue | pALODA de *Acinetobacter* | | Virulence | 30-150 | Facteurs de pathogénicité | pXO1 de *Bacillus anthracis* | *Données compilées à partir de PlasmidFinder et des bases de données GenBank.* Les transposons et intégrons sont d'autres éléments génétiques mobiles fréquemment associés aux plasmides. Les intégrons de classe 1 sont particulièrement impliqués dans la dissémination des résistances aux antibiotiques chez les Entérobactéries. ## Inclusions cytoplasmiques et réserves Les bactéries accumulent divers composés sous forme de granules ou cristaux cytoplasmiques visibles en microscopie électronique : ### Réserves énergétiques Le poly-β-hydroxybutyrate (PHB), polyester de réserve chez de nombreuses bactéries, est utilisé industriellement pour produire des bioplastiques biodégradables. Les cyanobactéries forment des granules de glycogène et de cyanophycine (copolymère arginine-aspartate). ### Réserves minérales Les granules de polyphosphate (volutine), riches en phosphore, jouent un rôle dans la réponse au stress et la virulence de *Mycobacterium tuberculosis* et *Pseudomonas aeruginosa*. Certaines bactéries sulfato-réductrices accumulent du soufre élémentaire. > **ℹ Application diagnostique** > > La présence de granules de volutine métachromatiques (coloration bleu de toluidine) est un critère d'identification des *Corynebacterium* diphtéroïdes en bactériologie médicale. ## Références 1. Neidhardt FC, Ingraham JL, Schaechter M. *Physiology of the Bacterial Cell: A Molecular Approach*. Sunderland: Sinauer Associates. 2. Madigan MT, Martinko JM, Bender KS, Buckley DH, Stahl DA. *Brock Biology of Microorganisms*. 15th ed. Pearson. 3. Poole RK. *Bacterial Stress Responses*. 2nd ed. Washington: ASM Press. 4. Dorman CJ. *Bacterial Chromatin*. Springer. 5. Comité de l'antibiogramme de la Société Française de Microbiologie (CA-SFM / EUCAST). *Recommandations 2024-2025*.