la cellule bactérienne dr latifa (1)
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Anatomie fonctionnelle
Docteur Latifa Berrezouga
Professeur en Microbiologie-Immunologie Médicale
Clinicienne au service d’odontologieconservatrice-endodontie
E-mail: [email protected]
Docteur Latifa Berrezouga
Professeur en Microbiologie-Immunologie Médicale
Clinicienne au service d’odontologieconservatrice-endodontie
E-mail: [email protected]
Docteur Latifa Berrezouga
Professeur en Microbiologie-Immunologie Médicale
Clinicienne au service d’odontologieconservatrice-endodontie
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Docteur Latifa Berrezouga
Professeur en Microbiologie-Immunologie Médicale
Clinicienne au service d’odontologieconservatrice-endodontie
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Qu’est -ce qu’une bactérie ?Comment la voir ?Quelles sont les structures qui la composent ?Quelle est l’intérêt médical de connaître lamorphologie bactérienne ?
Objectifs
Qu’est -ce qu’une bactérie ?Comment la voir ?Quelles sont les structures qui la composent ?Quelle est l’intérêt médical de connaître lamorphologie bactérienne ?
Quelques dates:
- 1673: Antoni Van Leeuwenhoek
décrit dans la salive de« Très nombreux animalcules.....autant d'habitants que surla planète"
http://www.ucmp.berkeley.edu/history/leeuwenhoek.html
décrit dans la salive de« Très nombreux animalcules.....autant d'habitants que surla planète"
Microscope
1857. Louis Pasteur, rôle des bactéries dansLe processus de fermentation de l’acide lactique
1877: Robert Koch, découverte de Bacillus anthracis(responsable du charbon)Mycobacterium tuberculosis (tuberculose)
http://bacterioweb.univ-fcomte.fr/fcours.html
1884: Christian Gram, coloration de Gram
1890 : W. D. Miller in his book "Themicroorganisms of the human mouth"
Définition-Nomenclature
Domaine Ex: BacteriaRègne Procaryotae
PhylumClasse Schizomyctes
Ordre MicrococcalesFamille Micrococcacea
Genre StaphylococcusEspèce S. aureus
Domaine Ex: BacteriaRègne Procaryotae
PhylumClasse Schizomyctes
Ordre MicrococcalesFamille Micrococcacea
Genre StaphylococcusEspèce S. aureus
Classification des bactéries TAXONOMIEBactéries classées en Taxons (groupes)Espèce: regroupe des organismes qui ont plusieursCaractères communsSouche: est la sous-division d’une espèceClone: une population qui descend d’une même souche
Classification des bactéries TAXONOMIEBactéries classées en Taxons (groupes)Espèce: regroupe des organismes qui ont plusieursCaractères communsSouche: est la sous-division d’une espèceClone: une population qui descend d’une même souche
Htpp://www.homd.org/
Majuscule
Ecrire le nom d’une bactérie en Latin et en Italique
Nom du Genre Nom de l’espèceMajuscule
Abréviation: S.aureus, S. mutans
Streptococcus mutans
Caractéristiques Eucaryote Procaryote
Taille habituelle 0.3 à 2.5 µM 2 à 20 µM
Noyau avec membrane --- +
Nombre de chromosomes 1 >1
Réplication par mitose --- +
Position de l’ADN Nucléoïde ou plasmides Noyau et certains organitesintracellulaires
Présence d’organitesintracellulaires
Aucun Habituellement présents(mitochondries, appareil de
golgi
Présence d’organitesintracellulaires
Habituellement présents(mitochondries, appareil de
golgi
Membrane contenant desstérols
Aucune Souvent présents
Enveloppes cellulaires Hétéropolymère glucido-peptidique
Cellulose et autrespolysaccharides, seulement
dans les plantes
Flagelles et cils Pas de cils Agencement typique
http://www.microbe-edu.org/glossaire/glossaire.html
Observation microscopique Microscopie optique
▪ Etat frais, colorations▪ Améliorations des performances
▪ Fond noir, contraste de phase
Microscopie électronique Fractionnement et analyse des composants
bactériens
Observation microscopique Microscopie optique
▪ Etat frais, colorations▪ Améliorations des performances
▪ Fond noir, contraste de phase
Microscopie électronique Fractionnement et analyse des composants
bactériens
Grossissement maximum = 1000/1-1500/1résolution = 0,2 mGrossissement maximum = 1000/1-1500/1résolution = 0,2 m
L’examen au microscope optique se faità partir d’un prélèvement biologique: exemples
opus d’abcèsoLiquide articulaire (infecté)oLiquide céphalorachidien (lors d’une méningite)oSang infecté (bactériémie, septicémie)
à partir d’une culture bactérienne
L’examen au microscope optique se faità partir d’un prélèvement biologique: exemples
opus d’abcèsoLiquide articulaire (infecté)oLiquide céphalorachidien (lors d’une méningite)oSang infecté (bactériémie, septicémie)
à partir d’une culture bactérienne
État frais
Une goutte d’un prélèvement biologiqueentre lame et lamellePermet de voir-Morphologie des bactéries-Mobilité des bactéries-Présence de cellules: PNN, GR…
Une goutte d’un prélèvement biologiqueentre lame et lamellePermet de voir-Morphologie des bactéries-Mobilité des bactéries-Présence de cellules: PNN, GR…
1: Cristal Violet ou Violet de Gentiane; 2: Lugol; 3: Alcool ouiode acétone; 4: Fushine
Coloration de Gram
Prélèvement biologiqueFixé sur une lame: Frottis-Forme de la bactérie-Coloration: Gram+, Gram--Présence de cellules
Coloration deGram-Weigert
2 grandes catégoriesde bactéries
Gram positifs Gram négatifs
Cocci à Gram positifGroupés en amasCocci à Gram positifGroupés en amas
Cocci à Gram positifGroupés en chainettesCocci à Gram positifGroupés en chainettes
Ex: S. aureus
Ex: Streptocoque du groupe A
bacilles à Gram négatifGroupés en amasbacilles à Gram négatifGroupés en amas
Ex: Porphyromonas gingivalis
bacilles à Gram négatifSous forme de spiresbacilles à Gram négatifSous forme de spires
Ex:Treponema pallidum
Familles des mycobacteriaceae (tuberculose) Richesse en lipides (acides mycoliques) Coloration de Zhiel-Neelsen BAAR: Bacilles Acido-Alcoolo-Résisistant
Classe des mollicutes (mycoplasmes) Pas de peptidoglycane
Famille des spirochetaceae Structure complexe
Familles des mycobacteriaceae (tuberculose) Richesse en lipides (acides mycoliques) Coloration de Zhiel-Neelsen BAAR: Bacilles Acido-Alcoolo-Résisistant
Classe des mollicutes (mycoplasmes) Pas de peptidoglycane
Famille des spirochetaceae Structure complexe
Bleu de Méthylène Giemsa Imprégnation argentique
Grossissement: 100 000/1Résolution: 1 nm
Les bactéries en microscopieélectronique
Transmission
Balayage
Virus
Bactérie
M E à balayage
Grossissement: X >10.000 fois
Bacilles spiralés Forme en « epi de maïs »
Chromatographie
Electrophorèse
Ultracentrifugation
Det
ecto
r
TOF-MS
Spectrographie de masse
Dimensions et formes des bactéries Ultrastructure d’ensemble La paroi Structure: Gram +, Gram – rôles
Les structures externes Flagelles Pili autres
La membrane cytoplasmique Structures internes Formes cellulaires « différenciées »
Dimensions et formes des bactéries Ultrastructure d’ensemble La paroi Structure: Gram +, Gram – rôles
Les structures externes Flagelles Pili autres
La membrane cytoplasmique Structures internes Formes cellulaires « différenciées »
Dimensions
Visi
ble
à l’œ
il nu
Invi
sibl
e à
l’œil
nu
Grappes
ChaînettesCoques
Bacilles
Spirochètes
Cocci Bacille Spirille
Spirochète
Filaments
HypheTige
DiplocoqueEx: Streptococcus pneumoniae
Chaines de cocciEx: Streptococcus mutansChaines de cocciEx: Streptococcus mutans
GrappeEx: staphylococcus aureus
PacketEx: Streptococcus pyogenes
Dimensions et formes des bactéries Ultrastructure d’ensemble La paroi Structure: Gram +, Gram – rôles
Les structures externes Flagelles Pili Autres structures extracellulaires
La membrane cytoplasmique Structures internes Formes cellulaires « différenciées »
Dimensions et formes des bactéries Ultrastructure d’ensemble La paroi Structure: Gram +, Gram – rôles
Les structures externes Flagelles Pili Autres structures extracellulaires
La membrane cytoplasmique Structures internes Formes cellulaires « différenciées »
Cytoplasme
Chromosome
FlagellePili
Ribosomes
Membrane plasmique
Capsule
Paroi
Paroi décolée du reste de la cellule chez un E. colitraité par des antibiotiques
Paroi des Gram positif: ultrastructure
Deux couches dontl’une dense et epaisse
Paroi des Gram négatif: ultrastructure
Trilamellaire
Anatomie et ultra-structure Dimensions et formes des bactéries Ultra-structure d’ensemble La paroi
Structure: Gram +, Gram – rôles
Les structures externes Flagelles Pili autres
La membrane cytoplasmique Structures internes Formes cellulaires « différenciées »
Dimensions et formes des bactéries Ultra-structure d’ensemble La paroi
Structure: Gram +, Gram – rôles
Les structures externes Flagelles Pili autres
La membrane cytoplasmique Structures internes Formes cellulaires « différenciées »
Bilamellaire Peptidoglycane 90% Acides techoïques Proteïnes Enzymes
Trilamellaire Peptidoglycane 10% Phospholipides Lipo-polysacharides Proteines Enzymes
Gram Positifs Gram Négatifs
Bilamellaire Peptidoglycane 90% Acides techoïques Proteïnes Enzymes
Trilamellaire Peptidoglycane 10% Phospholipides Lipo-polysacharides Proteines Enzymes
Structure schématique de la paroi desGram positifs
Acide teichoïque
Peptidoglycane
Acide lipoteichoïque
Membrane cytoplasmique
CH2-OH
OH
OH
H
HH
NH
O
H NH
H
OO
C O
CH3
C O
CH3
CH2OH
HHOH
O
H3C CH C O
CH3 C H
NH
C O
NH
L-Alanine
CH CH2 CH2 C O
COOH
Acide D-Glutamique
NH
CH (CH2) CH COOH
C O
3NH2
NH
Acidemeso-Diaminopimelique
CH CH3
OC
D-Alanine
NAG ---NAM
Liaison osidique
Liaison ester
Liaisons peptidiques
CH2-OH
OH
OH
H
HH
NH
O
H NH
H
OO
C O
CH3
C O
CH3
CH2OH
HHOH
O
H3C CH C O
CH3 C H
NH
C O
NH
L-Alanine
CH CH2 CH2 C O
COOH
Acide D-Glutamique
NH
CH (CH2) CH COOH
C O
3NH2
NH
Acidemeso-Diaminopimelique
CH CH3
OC
D-Alanine
Peptidoglycane:unité structurale
. Composition : La chaînepolysaccharidique est formée dechaînons N-Acétyl Glucosamine - AcideN-Acétyl Muramique.Les chaînes peptidiques formées auminimum de quatre aminoacides (parexemple L-Alanine - D-Glycine - L-Lysine - D-Alanine)sont toujours fixées sur l'acidemuramique. L'enchaînement desaminoacides des séries D et L est uneconstante.Ces tétrapeptides sont reliésdirectement entre eux ou par unecourte chaîne peptidique (chaîne «interpeptidique»).
. Composition : La chaînepolysaccharidique est formée dechaînons N-Acétyl Glucosamine - AcideN-Acétyl Muramique.Les chaînes peptidiques formées auminimum de quatre aminoacides (parexemple L-Alanine - D-Glycine - L-Lysine - D-Alanine)sont toujours fixées sur l'acidemuramique. L'enchaînement desaminoacides des séries D et L est uneconstante.Ces tétrapeptides sont reliésdirectement entre eux ou par unecourte chaîne peptidique (chaîne «interpeptidique»).
. Composition : La chaînepolysaccharidique est formée dechaînons N-Acétyl Glucosamine - AcideN-Acétyl Muramique.Les chaînes peptidiques formées auminimum de quatre aminoacides (parexemple L-Alanine - D-Glycine - L-Lysine - D-Alanine)sont toujours fixées sur l'acidemuramique. L'enchaînement desaminoacides des séries D et L est uneconstante.Ces tétrapeptides sont reliésdirectement entre eux ou par unecourte chaîne peptidique (chaîne «interpeptidique»).
. Composition : La chaînepolysaccharidique est formée dechaînons N-Acétyl Glucosamine - AcideN-Acétyl Muramique.Les chaînes peptidiques formées auminimum de quatre aminoacides (parexemple L-Alanine - D-Glycine - L-Lysine - D-Alanine)sont toujours fixées sur l'acidemuramique. L'enchaînement desaminoacides des séries D et L est uneconstante.Ces tétrapeptides sont reliésdirectement entre eux ou par unecourte chaîne peptidique (chaîne «interpeptidique»).
Paroi des Gram négatifs : structure schématique
Membrane externe: paroi• Porines: canaux pour le transport de
substances de bas poids moléculaire• LPS Porine
Lipopolysaccharides
lipoprotéineEspacePéri plasmique
lipoprotéine
Peptidoglycane
Membraneexterne
Membranecytoplasmique
Espace periplasmique▪ Entre la membrane cytoplasmique et la paroi
▪ Enzymes hydrolytiques▪ Enzymes inactivant les antibiotiques: B-lactamases▪ Protéines de transport
Lipopolysaccharides
EspacePéri plasmique
lipoprotéine
PorineLipopolysaccharides
Peptidoglycane
Membraneexterne
Membranecytoplasmique
Lipopolysaccharide (endotoxine) des Gram négatifs
Antigénicité
Chaine OPartie externeChaine OPartie externe
CorePolysaccharidique
Partie interne
CorePolysaccharidique
Partie interne
Spécificité antigénique
Toxicité
AntigénicitéCore
PolysaccharidiquePartie interne
CorePolysaccharidique
Partie interne
Lipide ALipide A
Morphologie Protection de la cellule Pression osmotique (sphéroplastes) Température, pH, radiations…
Interface avec l’extérieur Porines Espace periplasmique et -lactamases
Cibles de certains antibiotiques Protéines liant les pénicillines (PLP)
Morphologie Protection de la cellule Pression osmotique (sphéroplastes) Température, pH, radiations…
Interface avec l’extérieur Porines Espace periplasmique et -lactamases
Cibles de certains antibiotiques Protéines liant les pénicillines (PLP)
Anatomie et ultra-structure Dimensions et formes des bactéries Ultra-structure d’ensemble La paroi
Structure: Gram +, Gram – rôles
Les structures externes Flagelles Pili Capsules et formations extracellulaire
La membrane cytoplasmique Structures internes Formes cellulaires « différenciées »
Dimensions et formes des bactéries Ultra-structure d’ensemble La paroi
Structure: Gram +, Gram – rôles
Les structures externes Flagelles Pili Capsules et formations extracellulaire
La membrane cytoplasmique Structures internes Formes cellulaires « différenciées »
Cytoplasme
Capsule
FlagellePili
Ribosomes
Capsule
Paroi
Longs filaments (6 à 20µm) fins et flexueux
Flagelline Responsable de la
mobilité phénomène énergétique
Très antigéniques variations antigéniques
Flagelles: structure
Longs filaments (6 à 20µm) fins et flexueux
Flagelline Responsable de la
mobilité phénomène énergétique
Très antigéniques variations antigéniques
Polaire monotriche Polaires lophotriches Péritriches
Mobilité unidirectionelle, rapide Mobilité pluridirectionelle, lente
MonotrichousLophotrichous
AmphitrichousPeritrichous
Filaments rigides Constitués de piline
(proteine) Antigèniques Pili communs Nombreux, courts Impliqués dans l’adhérence
Pili sexuels Peu nombreux, plus longs Impliqués dans la
conjugaison
Filaments rigides Constitués de piline
(proteine) Antigèniques Pili communs Nombreux, courts Impliqués dans l’adhérence
Pili sexuels Peu nombreux, plus longs Impliqués dans la
conjugaison
Anatomie et ultra-structure Dimensions et formes des bactéries Ultra-structure d’ensemble La paroi
Structure: Gram +, Gram – rôles
Les structures externes Flagelles Pili Capsules et formations extracellulaire
La membrane cytoplasmique Structures internes Formes cellulaires « différenciées »
Dimensions et formes des bactéries Ultra-structure d’ensemble La paroi
Structure: Gram +, Gram – rôles
Les structures externes Flagelles Pili Capsules et formations extracellulaire
La membrane cytoplasmique Structures internes Formes cellulaires « différenciées »
Polysaccharidique acide: sucres glucuroniques etphosphorés
Antiphagocytaire: rôle pathogène (facteur devirulence)
Antigènique: sérotypes (antigènes solubles), vaccinanti Streptococcus pneumoniae ou anti Haemophilusinfluanzae)
Facultative Mise en évidence: coloration par l’encre de chine,
nigrosine, coloration de Gram
Polysaccharidique acide: sucres glucuroniques etphosphorés
Antiphagocytaire: rôle pathogène (facteur devirulence)
Antigènique: sérotypes (antigènes solubles), vaccinanti Streptococcus pneumoniae ou anti Haemophilusinfluanzae)
Facultative Mise en évidence: coloration par l’encre de chine,
nigrosine, coloration de Gram
Capsule d’un Cryptocoque
Streptococcus pneumoniaeou PneumocoquePneumonieMéningitesepticémie
Polysaccharidique Antiphagocytaire Antigènique (80
sérotypes, vaccin) Facultative
Souche capsulées(virulente)
Souche acapsulée(non virulente)
Polysaccharidique Antiphagocytaire Antigènique (80
sérotypes, vaccin) Facultative
Souche acapsulée(non virulente)
Glycocalyx : (Slime layer)
Réseau polysaccharidique lâche ou polymèresentourant la bactérie Bactéries vivant en biofilm (ex. Streptocococcus
mutans Attachement des bactéries aux cellules, surfaces
dentaires, prothèses, cathéters… Protection contre la déssication Résistance aux antiseptiques, désinfectants
antibiotiques
Glycocalyx : (Slime layer)
Réseau polysaccharidique lâche ou polymèresentourant la bactérie Bactéries vivant en biofilm (ex. Streptocococcus
mutans Attachement des bactéries aux cellules, surfaces
dentaires, prothèses, cathéters… Protection contre la déssication Résistance aux antiseptiques, désinfectants
antibiotiques
ADHESION DESBACTERIES A UN SUPPORTINERTE (cathéter)
ADHESION DESBACTERIES A UN SUPPORTINERTE (cathéter)
Proteique Très antigénique Responsable de la
virulence avec latoxine
Antiphagocytaire
Proteique Très antigénique Responsable de la
virulence avec latoxine
Antiphagocytaire
Anatomie et ultra-structure Dimensions et formes des bactéries Ultra-structure d’ensemble La paroi
Structure: Gram +, Gram – rôles
Les structures externes Flagelles Pili Capsules et formations extracellulaire
La membrane cytoplasmique Structures internes Formes cellulaires « différenciées »
Dimensions et formes des bactéries Ultra-structure d’ensemble La paroi
Structure: Gram +, Gram – rôles
Les structures externes Flagelles Pili Capsules et formations extracellulaire
La membrane cytoplasmique Structures internes Formes cellulaires « différenciées »
Bicouchephospholipidique
Nombreuses protéinestransmembranaires
Perméases, enzymesrespiratoires, …
Rôles Métabolisme
respiratoire Echanges
Détruite par lesantibiotiques et lesantiseptiques
Bicouchephospholipidique
Nombreuses protéinestransmembranaires
Perméases, enzymesrespiratoires, …
Rôles Métabolisme
respiratoire Echanges
Détruite par lesantibiotiques et lesantiseptiques
Anatomie et ultra-structure Dimensions et formes des bactéries Ultra-structure d’ensemble La paroi
Structure: Gram +, Gram – rôles
Les structures externes Flagelles Pili Capsules et formations extracellulaire
La membrane cytoplasmique Structures internes Formes cellulaires « différenciées »
Dimensions et formes des bactéries Ultra-structure d’ensemble La paroi
Structure: Gram +, Gram – rôles
Les structures externes Flagelles Pili Capsules et formations extracellulaire
La membrane cytoplasmique Structures internes Formes cellulaires « différenciées »
Cytoplasme
Capsule Noyau
Ribosomes
Capsule Noyau
ribosomes
Cytoplasme
formé d’ADN (80 %), d’ARN et de proteines
Chromosome unique
ADN bicaténaire, circulaire, surenroulé
formé d’ADN (80 %), d’ARN et de proteines
Chromosome unique
ADN bicaténaire, circulaire, surenroulé
Bicaténaire, circulaire
1 % de la taille duchromosome
Présence de plasmidesfacultative
Plusieurs copies d’un mêmeplasmide ou plusieursplasmides différents
Bicaténaire, circulaire
1 % de la taille duchromosome
Présence de plasmidesfacultative
Plusieurs copies d’un mêmeplasmide ou plusieursplasmides différents
Différents de ceux deseucaryotes (70S au lieu de80S)
Sous unité 30S ARNr 16S (très
conservétaxonomiemoléculaire)
21 polypeptides Sous unité 50S ARNr 23S ARNr 5S 31 polypeptides
30 S Différents de ceux deseucaryotes (70S au lieu de80S)
Sous unité 30S ARNr 16S (très
conservétaxonomiemoléculaire)
21 polypeptides Sous unité 50S ARNr 23S ARNr 5S 31 polypeptides
50 S
Anatomie et ultra-structure Dimensions et formes des bactéries Ultra-structure d’ensemble La paroi
Structure: Gram +, Gram – rôles
Les structures externes Flagelles Pili Capsules et formations extracellulaire
La membrane cytoplasmique Structures internes Formes cellulaires « différenciées »
Dimensions et formes des bactéries Ultra-structure d’ensemble La paroi
Structure: Gram +, Gram – rôles
Les structures externes Flagelles Pili Capsules et formations extracellulaire
La membrane cytoplasmique Structures internes Formes cellulaires « différenciées »
Processus d’adaptation auxenvironnements hostiles
Résistance Métabolisme modifié économie Réversible quand l’environnement
redevient favorable Botulisme: spores de Clostridium
botulinum dans les conserves Tétanos: spores de Clostridium
tetani dans le sol après souillured’une plaie
Spore terminalede Clostridium
Processus d’adaptation auxenvironnements hostiles
Résistance Métabolisme modifié économie Réversible quand l’environnement
redevient favorable Botulisme: spores de Clostridium
botulinum dans les conserves Tétanos: spores de Clostridium
tetani dans le sol après souillured’une plaie
Spore terminalede Clostridium
Spore centrale
la coloration de Gramla morphologiela mobilitéla capacité à sporulerla température de croissanceles besoins nutritionnelsle mode respiratoirela capacité de photosynthèsel’utilisation des différentes sources de carbone ou d’azotele G+C% du génome.
Conclusionla coloration de Gramla morphologiela mobilitéla capacité à sporulerla température de croissanceles besoins nutritionnelsle mode respiratoirela capacité de photosynthèsel’utilisation des différentes sources de carbone ou d’azotele G+C% du génome.
Classification des bactéries
Biochimiques : biotypes ou biovars)Antigéniques : sérotypes ou sérovars)Pathogéniques : pathotypes ou pathovars)Enzymatiques : zymotypes ou zymovars)de Sensibilité aux Antibiotiques : antibiotypes)de Sensibilité aux Bactériophages : lysotypes ou lysovars)Moléculaires : identification de l’ADN par ribotypie,Hybridation ADN-ADN, hybridation ADN-ARN,Séquençage de l’ARN ribosomique, etc
ConclusionBiochimiques : biotypes ou biovars)Antigéniques : sérotypes ou sérovars)Pathogéniques : pathotypes ou pathovars)Enzymatiques : zymotypes ou zymovars)de Sensibilité aux Antibiotiques : antibiotypes)de Sensibilité aux Bactériophages : lysotypes ou lysovars)Moléculaires : identification de l’ADN par ribotypie,Hybridation ADN-ADN, hybridation ADN-ARN,Séquençage de l’ARN ribosomique, etc
Classification des bactéries
Conclusion
SI VOUS AVEZ DES QUESTIONS ?
SI VOUS VOULEZ FAIRE DE LA RECHERCHEEN MEDECINE DENTAIRE ?
SI VOUS AVEZ DES QUESTIONS ?
SI VOUS VOULEZ FAIRE DE LA RECHERCHEEN MEDECINE DENTAIRE ?
MERCI