Le but de la microbiologie

Alors que les observations de cellules de liège de Robert Hooke (1665) ont déclenché l'étude des structures microscopiques, celles d'Antoni van Leeuwenhoek de 1676 ses observations lui ont valu le titre de « Père de la microbiologie ». Les minuscules créatures que Leeuwenhoek a appelées « animalcules » ont beaucoup suscité curiosité.

Au fil du temps, les études sur les animalcules ont détruit la croyance en la génération spontanée, résolu le mystère de vin gâté et sauvé des millions (voire des milliards) de vies menacées par la maladie, la pollution et le mauvais aliments.

Une définition formelle de la microbiologie stipule que microbiologie étudie les « micro-organismes, ou microbes, un groupe diversifié de formes de vie généralement minuscules et simples qui comprennent:

• bactéries
  
• archée
  
• algues
  
• champignons
  
• protozoaires
  
• virus." Les microbiologistes étudient également la structure, la fonction et la classification de ces micro-organismes et comment les utiliser et les contrôler

Parfois, l'étude d'organismes microscopiques peut sembler sans importance. Cependant, les micro-organismes ont un impact sur de nombreux aspects de la vie quotidienne. Comprendre ces impacts peut aider à comprendre pourquoi l'importance de la microbiologie ne peut pas être sous-estimée.

Aliments et sécurité alimentaire

Les processus naturels des micro-organismes ont un impact à la fois positif et négatif sur les aliments. L'existence de la Food and Drug Administration (FDA) souligne l'importance de la microbiologie dans la vie quotidienne.

Parmi ses nombreuses découvertes, Louis Pasteur a découvert que la fermentation du vin et de la bière dépend de processus microbiens. La fermentation développe également les saveurs des fèves de cacao, des feuilles de thé et des grains de café. En Afrique, les produits du manioc fermenté fournissent des aliments de base. Les produits à base de soja et de poisson fermentés sont consommés quotidiennement dans de nombreux pays asiatiques. Les cornichons, la choucroute, le yaourt et le kimchi nécessitent tous une activité microbienne.

Le pain monte à cause du dioxyde de carbone libéré par la levure au fur et à mesure de sa croissance. La transformation du lait en fromage nécessite des microbes. Les fromages comme le fromage bleu se développent avec l'introduction de moisissures non toxiques.

Cependant, certains micro-organismes se développent dans les aliments tout en les rendant impropres à la consommation humaine. En 2011, les maladies d'origine alimentaire ont touché environ 48 millions de personnes aux États-Unis. Le coût annuel estimé des maladies d'origine alimentaire, 7 milliards de dollars, provient des traitements médicaux et du temps de travail perdu.

Les maladies d'origine alimentaire peuvent être causées par des bactéries, des virus, des parasites, des toxines naturelles (souvent un sous-produit de l'activité des micro-organismes) et des toxines environnementales. La détérioration des aliments se produit lorsque des micro-organismes décomposent les aliments.

Pasteur a démontré que chauffer les aliments et les boissons avant de les sceller dans un récipient tuait les micro-organismes qui causaient la détérioration des aliments. Les méthodes sûres de conservation des aliments permettent de stocker et de partager les aliments dans le temps et à distance.

Les micro-organismes occupent de nombreuses niches dans les environnements.

Les microbes comme les bactéries chimiosynthétiques des évents des grands fonds et le phytoplancton (micro-organismes photosynthétiques flottants) forment la base de nombreuses chaînes alimentaires aquatiques. Les champignons, les bactéries et les protistes accomplissent la tâche importante de décomposition qui libère les nutriments dans l'environnement.

Un gramme de terre contient environ un milliard de micro-organismes de peut-être des milliers d'espèces. Les études microbiologiques des bactéries, virus, protistes et champignons dans les écosystèmes du sol ont permis de comprendre les cycles du carbone, de l'azote, du phosphore et du soufre. Étant donné que ces cycles de nutriments dans le sol permettent l'existence continue de la vie sur Terre, il semble intéressant de se renseigner sur ces micro-organismes.

Des études de micro-organismes dans des environnements extrêmes suggèrent la possibilité d'une vie sur d'autres planètes, dans des environnements totalement inhospitaliers à la vie humaine.

Les micro-organismes sur Terre vivent dans des environnements allant des réservoirs de pétrole souterrains aux lacs salés et autres salines extrêmes environnements, des sources chaudes bouillantes aux habitats glacés et dans des environnements dont le pH varie de très acide à très alcalin. Ces environnements extrêmes montrent que des micro-organismes pourraient survivre ailleurs dans l'univers.

Les observations de Robert Hooke sur les parois cellulaires du liège marquent le début de la microbiologie, l'étude des petites formes de vie. D'autres ont poursuivi ces études.

Des études dans les années 1700 ont finalement conduit au coup final de Louis Pasteur à la génération spontanée, la croyance alors répandue que les êtres vivants pourraient provenir de matériaux non vivants. Ces études ont montré que les microbes devaient avoir voyagé d'un endroit à l'autre.

La compréhension des vecteurs, ces modes de transport, a conduit à de nombreuses pratiques sanitaires, notamment se laver les mains avant de manger et après être allé aux toilettes.

Théorie des germes, l'idée que les micro-organismes pourraient causer des maladies, a semblé ridicule à beaucoup, au début. La pratique de se laver les mains et le matériel juste pour les salir à nouveau a rencontré une résistance chez beaucoup, y compris les bouchers et les chirurgiens.

Mais les changements apportés aux procédures médicales par des penseurs radicaux comme Joseph Lister ont conduit à de meilleurs résultats chirurgicaux. La réduction des décès liés aux infections a convaincu de nombreuses personnes d'accepter la possibilité que les micro-organismes puissent, en fait, tuer les humains.

Des études de moisissures dans une boîte de Pétri contenant des bactéries ont conduit Fleming à découvrir la pénicilline. Des études similaires dans les écosystèmes du sol ont conduit à la découverte d'antibiotiques supplémentaires. Par exemple, deux antibiotiques (chloramphénicol et streptomycine) provenaient d'études sur la microbiologie du sol menées par Mildred Rebstock et d'autres. L'augmentation des bactéries résistantes aux antibiotiques et mangeuses de chair montre le besoin continu d'apprendre la microbiologie.

La recherche en microbiologie fournit des réponses (et des questions) sur les micro-organismes. Les recherches de Pasteur sur la détérioration de la bière et du vin ont conduit à des pratiques de santé comme la pasteurisation de la bière, du vin et, après 1886, du lait. Les techniques de Pasteur ont conduit à la découverte de virus par le microbiologiste russe Dmitry Ivanovsky. Les vaccins et les traitements pour des maladies allant de la rage à la variole en passant par le VIH et le sida sont issus de la recherche en microbiologie.

Les chercheurs testent des micro-organismes pour comprendre leurs comportements et leurs interactions. Les informations sur de minuscules organismes peuvent sembler triviales, mais la recherche en microbiologie a permis d'améliorer les rendements des cultures, la biorestauration des polluants comme le pétrole et le diesel et des techniques pour guérir les maladies, réduire les maladies d'origine alimentaire et prévenir infections.