Malgré leur petitesse, les bactéries jouent un rôle immense dans la nature. Nombre de bactéries sont les agents de maladies contagieuses de l'humain et des animaux domestiques. Ainsi ce sont des bactéries qui causent dans les vers à soie les maladies qui ont si longtemps compromis la production de la soie en Europe. C'est une bactérie qui produit la maladie de la diphtérie; une autre qui donne le tétanos; une autre la tuberculose; une autre la fièvre typhoïde; d'autres le choléra, la méningite à méningocoques, la leptospirose, la syphillis, la peste, la lèpre, etc. (tableau ci-dessous et Histoire de la bactériologie). Les plantes ne sont pas à l'abri des ravages des bactéries : beaucoup de leurs maladies sont causées par la présence de ces micro-organismes. Dès 1869, Béchamp montrait que des bactéries (Microzymas) se développent dans les parties gelées des plantes qui pourrissent lors du dégel. La brouissure des poires (Burril, 1880), la jaunisse des bulbes de jacinthe (Wakker, 1882), sont aussi le fait de bactéries particulières, s'introduisant par la moindre plaie ou même par les stomates. 

Beaucoup vivent en symbiose dans les entrailles des animaux (y compris les humains) ou ailleurs dans leur corps, sans exercer aucune influence fâcheuse et quelques-unes y produisent même des effets utiles. L'estomac et l'intestin des herbivores renferment un grand nombre de microbes qui ne sont pas étrangers à la digestion, particulièrement à celle de la cellulose (Les glucides) qui figure en si grande quantité dans les aliments végétaux dont ils se nourrissent. Duclaux, Ch. Richet et Bourquelot ont montré qu'il en était de même dans l'intestin de l'humain : on y trouve des microbes qui transforment les matières albuminoïdes en peptones : si l'on élimine artificiellement ces ferments organisés, la digestion des matières albuminoïdes se ralentit. 

Les bactéries peuvent opérer d'importantes transformations sur le milieu dans lequel elles vivent par leurs sécrétions, notamment des protéines particulières (enzymes) susceptibles de favoriser des réactions chimiques diverses. Responsables de certaines fermentations, elles interviennent ainsi dans la préparation d'aliments tels que les yaourts, les fromages ou le vinaigre. La capacité de dégradation de matières organiques peut également rendre utiles les bactéries pour lutter contre certaines pollutions (hydrocarbures), ou pour le recyclage des nutriments en intervenant dans plusieurs étapes du cycle, comme, par exemple, la fixation de l'azote de l'atmosphère. Les bactéries forment aussi la base de la chaîne alimentaire dans de nombreux environnements. La transformation de certaines bactéries par l'industrie (génie génétique) peut aussi les faire employer pour la fabrication de certains produits médicamenteux : insuline, hormone de croissance, anticorps, etc.

Les morphologies bactériennes

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Certaines bactéries possèdent une variété de chlorophylle (Bacterium viride, Bacillus virens), d'autres en sont dépourvues. Toute une section du groupe renferme des organismes remarquables par leurs couleurs variées (Bactéries chromogènes) : la plupart cependant sont absolument transparentes et incolores, et ce sont celles qui nous intéressent le plus (bactéries ferments et bactéries pathogènes). La plupart des bactéries, à l'exception de celles qui forment des filaments très longs et de quelques-unes absolument immobiles, sont animées dans les liquides de mouvements très vifs, analogues à ceux des zoospores ou spores des végétaux inférieurs. 

La structure des bactéries.
Les bactéries, de même que les zoospores, présentent, quand elles sont mobiles, des flagelles insérées à l'une de leurs extrémités, ou à toutes les deux : ces organes de locomotion ont été mis en lumière par les réactifs colorants et  par la photographie. Lorsque la flagelle est unique on parle de bactérie monotriche; si elle forme une queue terminale, la bactérie est dite lophotriche. Quand les flagelles, analogues à des cils vibratiles, garnissent tout le corps, on a affaire à une bactérie péritriche. D'autres structures d'apparence similaire peuvent également être présentes, les pili ou fimbriae, sorte d'excroissances rigides, dont certaines peuvent avoir un rôle dans le processus de conjugaison bactérienne.

L'enveloppe des bactéries, dont la consistance est du reste très variable, est formée en partie de cellulose, en partie d'une matière albuminoïde particulière, la mycoprotéine de Nencki. Elle a une structure complexe. A l'intérieur, se trouve  la membrane cytoplasmique, dont on peut observer dans certains cas, à l'intérieur du cytoplasme, des invaginations, nommées mésosomes, et qui font le lien avec l'appareil nucléaire. Autour de la membrane cytoplasmique, on rencontre une paroi extérieure ou paroi cellulaire proprement dite, qui est elle-même parfois insérée dans une enveloppe plus ou moins visqueuse et rigide, la capsule. 
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Structure générale d'une bactérie. 
Source : T. Hart et P. Shears, Atlas de poche de microbiologie, Flammarion, 1997.

Quant au contenu de la cellule (c'est-à-dire le cytoplasme et les différents organelles qui s'y trouvent), il est d'apparence homogène au microscope optique, plus réfringent que l'eau. La microscopie électronique permet d'accéder à la structure fine des bactéries. Il n'y a pas de noyau véritable comme dans les cellules eucaryotes, mais une structure d'aspect fibrillaire, dépourvue de membrane, qui en est l'analogue, le nucléoïde, constitué d'ADN (Les acides nucléiques) : les gènes, alignés, se groupent dans un chromosome unique formant une boucle.

Une partie du matériel génétique est également contenu dans des inclusions cytoplasmiques appelées plasmides. D'autres inclusions, présentes partout sauf dans la région nucléaire, ont un forme granuleuse, et correspondent aux ribosomes : ils sont constitués principalement  d'acide ribonucléique (ARN) - le même pour toutes les bactéries -, souvent associés à de fins filaments d'ARN messager, qui forment des chapelets appelés polysomes.

D'autres granulations présentes dans le cytoplasme sont constituées de réserves nutritives (énergétiques) synthétisées et emmagasinées par la bactérie, et de nature variable selon les espèces (glycogène, amidon, etc.). D'autres inclusions peuvent encore exister, constituées de composés non-organiques (polyphosphates, soufre, fer).

Les bactéries photosynthetiques, c'est-à-dire qui sont capables de convertir l'énergie lumineuse en énergie chimique, assurent cette fonction à l'aide de chromatophores, des vésicules analogues au chloroplastes des cellules des végétaux. Elles possèdent en outre des vacuoles à gaz qui confèrent à ces organismes aquatiques la possiblité de flotter à la surface des eaux.

On notera qu'il n'a pas dans les cellules procaryotes de mitochondries, ni d'appareil de Golgi, ni de réticulum endoplasmique.
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Physiologie des bactéries 

La vie des bactéries, et surtout leur développement, nécessite toujours la présence de l'humidité et d'une température qui, en général ne soit ni trop basse ni trop élevée (mais on connaît aussi des exemples de bactéries capables de vivre et de se développer à de hautes températures); les unes ont besoin de l'air, les autres, au contraire, ne peuvent se développer qu'à l'abri de l'air. Les unes sont capables de photosynthèse, les autres pas. La présence de certaines bactéries peut s'opposer au développement de certaines autres. Enfin, un grand nombre de substances, nommées antiseptiques ou antibiotiques tuent les bactéries (bactériocides), ou bien arrêtent leur développement (bactériostatiques). 

Les bactéries peuvent vivre librement dans l'eau, à la manière des Algues; celles qui possèdent de la chlorophylle peuvent s'y nourrir, à la manière des  végétaux, c -à-d. en assimilant directement les substances minérales dissoutes dans le liquide où elles flottent. Telles sont les Bacterium viride et Bacillus virens. La plupart des espèces connues, et particulièrement celles qui nous intéressent le plus, se nourrissent, comme les Champignons, de matières organiques en décomposition. Elles partagent avec les Mucorinées (moisissures) et les Saccharomycètes (ou ferments proprement dits), la propriété de produire des fermentations.

"On désigne, dit Duclaux, sous le nom de fermentations, les transformations chimiques que subissent certaines substances dissoutes, sous l'influence d'êtres organisés, toujours privés de chlorophylle, qui se développent et vivent dans l'intérieur du liquide qui fermente. "

Pasteur a montré que l'absence de l'oxygène était la principale cause de la fonction que remplissent les organismes ainsi transformés en ferments; ayant besoin d'oxygène pour vivre et se développer et n'en trouvant pas autour d'eux, ces organismes l'empruntent au milieu même dans lequel ils végètent et produisent des fermentations diverses suivant la nature du liquide et du ferment organisé qui s'y développe. Cette théorie de la fermentation permet de comprendre toute l'importance du rôle des bactéries quand elles vivent en parasites dans le sang ou les liquides métaboliques des animaux et des végétaux.

On peut diviser les bactéries en espèces saprophytes, qui vivent de matières organiques mortes, et en espèces parasitaires, qui vivent dans les organismes vivants, Les Saprophytes se divisent elles-mêmes en Bactéries saprogènes (ou bactéries de la putréfaction), bactéries chromogènes (ou pigmentaires), et Bactéries xymogènes (ou bactéries des fermentations). La plupart des Saprophytes ont besoin, pour vivre, de l'oxygène atmosphérique et sont, par conséquent, aérobies (Pasteur). Quelques-unes peuvent se passer, au moins momentanément, de ce gaz et produisent alors des décompositions particulières (fermentations); on peut les appeler des anaérobies facultatives (Van Ermenghem). D'autres sont strictement anaérobies, car la présence de l'oxygène de l'air s'oppose à leur développement; elles meurent au contact de ce gaz. Le Myobacterium tuberculosis est un bon exemple de bactérie strictement aérobie; le Lactobacillus, Bacteroides, au contraire sont des genres anaérobies. Il existe enfin des bactéries qui possèdent la propriété de fournir de l'oxygène au milieu dans lequel elles vivent et peuvent provoquer, par conséquent, des fermentations oxydantes.
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Gonocoques dans du pus blennorrhagique.	Exudat diphtérique (Gram). Staphylocoques, streptocoques et bacilles de Loeffler). -	Bacilles de la tuberculose et de l'influenza (méthode de Ziehl).
Pneumocoques d'un crachat (Gram).	Staphylocoques dans du pus (Gram).	Streptocoques de culture (fuschine).

Les bactéries parasitaires, en général, ne parcourent pas toutes les phases de leur développement dans un même organisme vivant : elles peuvent vivre plus ou moins longtemps dans un autre organisme vivant ou mort, dans un liquide en putréfaction ou simplement dans l'eau. Van Tieghem les a appelées des Parasites facultatifs. De Bary a désigné sous le nom de Saprophytes facultatifs celles de ces bactéries, qui, d'ordinaire, vivent dans l'organisme vivant et ne se développent qu'accidentellement dans les liquides en putréfaction. Les Parasites stricts (ou obligatoires), au contraire, sont, d'après le même auteur, toujours parasites des organismes vivants et ne peuvent s'accommoder du genre de vie des saprophytes. Ces distinctions, très importantes au point de vue du mode de contagion des maladies parasitaires, ne sont pas toujours très faciles à établir dans la pratique. 

Enfin, on peut encore distinguer les bactéries parasitaires, en épiphytes et endophytes, suivant qu'elles vivent sur la peau de l'être organisé qui les nourrit ou dans l'intérieur même de ses organes. 

On peut résumer dans le tableau suivant les divers modes d'existence que présentent les bactéries  :
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Reproduction des bactéries

Le second mode de reproduction est celui par spores endogènes ou exogènes, qui ne se produit que dans certaines circonstances, lorsque le milieu nutritif se trouve épuisé par dessiccation ou par défaut des principes nutritifs indispensables à l'accroissement de l'organisme. Le protoplasme intérieur de chaque cellule se concentre alors sous forme de spores qui constituent de petites granulations très réfringentes, arrondies, brillantes, formées de protoplasme entouré d'une membrane épaisse dont les deux couches sont appelées exospore et endospore. La présence de ces spores donne aux bactéries une forme renflée dans le point où le spore s'est formé, soit au milieu (bactéries fusiformes, ex. Clostridium), soit à l'une des extrémités (Hélobactéries), soit aux deux extrémités (Dispora). La formation de deux spores dans une même cellule, toujours alors très allongée, est un fait assez rare. Les spores résistent, beaucoup mieux que les bactéries dont elles proviennent, à la dessication et à une température très élevée ou très basse, variable du reste suivant les espèces, et peuvent rester ainsi très longtemps sans perdre leur vitalité et la faculté de germer. Si, au bout de ce temps, elles rencontrent de nouveau le milieu liquide favorable à leur multiplication, elles y germent et donnent naissance à une nouvelle colonie de bactéries. Chaque spore se gonfle aux dépens du liquide qui l'imbibe, rompt son épaisse exospore et s'allonge en un filament tantôt perpendiculaire au grand axe (Bacillus subtilis), tantôt, et c'est le cas le plus ordinaire, dirigé dans le même sens (Bacillus amylobacter), et reproduisant ainsi la forme primitive de la bactérie mère. Ce filament s'allonge, se cloisonne et se multiplie de nouveau par scissiparité, jusqu'à ce que l'épuisement du liquide nutritif le force à fournir de nouvelles spores.

La production des spores.
Les spores ne se produisent que dans certaines conditions. Tant que le milieu nutritif qui  convient à chaque espèce de Bactérie n'est pas épuisé par dessiccation ou par défaut des éléments nutritifs, l'accroissement se continue suivant le mode ordinaire (par scissiparité). Mais si ce milieu vient à être épuisé ou desséché, les spores se forment et assurent la conservation de la colonie. 

Tandis que la bactérie ne peut vivre que dans le milieu spécial qui lui convient, ses spores se conservent très longtemps dans l'eau, dans le sol ou dans l'air, en gardant toute leur vitalité, mais sans germer, à moins qu'elles ne rencontrent un milieu qui leur soit favorable. Suivant que ce milieu renferme en plus ou moins grande abondance les éléments nutritifs nécessaires au développement de la bactérie, celle-ci prendra plus ou moins d'accroissement et se présentera sous des formes souvent très diverses. C'est ainsi que le Bacillus anthracis se présente dans le sang des animaux sous forme de bâtonnets plus ou moins longs, mais toujours droits, et comme brisés aux deux extrémités. Ces bacilles, transportés dans un milieu de culture favorable (bouillon de poulet), s'y développent et forment de longs filaments enroulés comme des paquets de corde et dans lesquels on a quelque peine à reconnaître le bacille primitif, qui, continuellement entraîné dans le torrent circulatoire, au milieu des globules sanguins qui roulent avec lui, ne peut se montrer que sous une forme brisée.

Mais ce n'est pas tout : au sein du nouveau milieu nutritif les spores endogènes se forment, tandis que les bacilles primitifs n'en présentent jamais dans le sang. Ainsi, dans ce cas, il a suffi de changer le milieu nutritif pour provoquer la formation des spores. Ces spores résistent à la dessiccation beaucoup mieux que les Bactéries dont elles proviennent, aussi les trouve-t-on généralement dans l'air atmosphérique et dans les poussières du sol à l'exclusion de celles-ci : les bactéries, au contraire, sont plus communes que les spores dans l'eau et Ie sol humide ou marécageux. 

Les spores résistent également beaucoup mieux que les bactéries à une température variable suivant les espèces; ainsi les spores du Bacillus subtilis résistent à une température de 105°C qui tue la plupart des autres bactéries et le B. subtilis lui-même; pour tuer ces spores il faut porter le liquide qui les renferme à une ébullition prolongée pendant une heure à 110° C, et cette température devrait être encore plus élevée si les spores étaient dans l'air sec; il est donc nécessaire de porter l'étuve à 120°C lorsqu'on veut stériliser des récipients destinés aux cultures de bactéries, c.-à-d. tuer tous les germes qui peuvent y avoir été apportés par l'air. Mais la température de 35°C est la plus favorable à la croissance et à la germination des bactéries, et l'on remarquera que cette température se rapproche beaucoup de la température des organes internes de l'humain et des autres animaux à sang chaud (37°C chez l'humain et la plupart des autres mammifères, 40°C chez les oiseaux). Les spores résistent également bien aux températures très basses.

Classification des bactéries

Vahé Zartaran et Martine Castello, Le grand roman des bactéries, Albin Michel, 2005. - Ignorées jusqu'au XVIIe siècle, on les a longtemps prises pour des « petites vies » amusantes avant de les rendre responsables de tous nos maux. Aujourd'hui, les bactéries font rêver les marchands qui voient en elles les robots vivants du XXIe siècle. Chacune de ces visions est partielle. Pour les auteurs de ce livre, la saga des bactéries mérite infiniment plus de respect. Le saviez-vous? Il y a quatre milliards d'années, elles ont lancé l'immense chantier de la vie. Sans elles, la Terre serait restée un caillou stérile. Elles sont partout : dans les fosses océaniques, les glaciers des pôles, et même dans les volcans. Chacun de nous en porte cent mille milliards dans l'intestin et mille milliards sur la peau. Elles ont créé l'air que nous respirons, la couche d'ozone protectrice, l'humus, mais aussi le charbon, le pétrole, le gaz, les minerais. Sans elles, nous ne pourrions pas vivre. Elles peuvent nous aider à fabriquer aujourd'hui de nouveaux médicaments et de nouveaux produits bons pour la santé humaine et animale. Elles peuvent nous aider aussi à résoudre nos problèmes d'environnement, en nous débarrassant de nos déchets et en produisant de l'énergie propre. Enfin, ces êtres minuscules démontrent la supériorité de la coopération sur la compétition. Un message de sagesse qui nous invite à suivre de près leur sublime création. (couv.). Maryse Archambaud, Jérôme Grosjean et al., Bactériologie et virologie pratique, De Boeck, 2011;  Jean-Loup Avril et Jean-Louis Fauchère, Bactériologie générale et médicale, Ellipses Marketing, 2002.; Jean-Loup Avril, Nouveau dictionnaire pratique de bactériologie clinique, Ellipses marketing, 1997. John Herrick, Les bactéries sont-elles nos ennemies, Le Pommier, 2004.