Bactériologie : Introduction et concepts clés

Cours introductif à la bactériologie

• Le cours couvrira l'introduction, la classification, la nomenclature, la morphologie, la structure de la cellule bactérienne, la nutrition et la croissance bactérienne.

Définition de la microbiologie

• La microbiologie est l'étude des microorganismes.
• Les microorganismes sont de petite taille et microscopiques.
• C'est un groupe très diversifié.
• On les trouve à l'état de cellule isolée ou en groupe.

Principaux groupes de microorganismes

Virus

• Taille : 0,015 à 0,2 µm.
• Ce sont des parasites obligatoires.
• Visibles seulement au microscope électronique.
• Ils causent des maladies chez l'homme, les plantes, les animaux, et infectent d'autres microorganismes.

Bactéries

• Procaryotes unicellulaires de diamètre 0,5 à 1,5 µm.
• Structure simple.
• Elles peuplent tous les milieux.
• Elles ont un fort pouvoir de génération : une bactérie peut se diviser toutes les 20 minutes.
• Certaines sont pathogènes, d'autres utiles.

Cyanobactéries

• Taille : 5,0 à 15 µm.
• Procaryotes unicellulaires.
• Structure semblable aux bactéries.
• Contiennent de la chlorophylle.
• Contribuent à la formation du sol.

Mycètes

• Inclus les levures et moisissures.

Levures

• Eucaryotes unicellulaires de 5 à 10 µm.
• Culture en laboratoire comme les bactéries.
• Utilisées pour la production de boissons alcooliques.
• Certaines sont pathogènes.

Moisissures

• Eucaryotes pluricellulaires de 2 à 10 µm de diamètre.
• Culture en laboratoire.
• Elles décomposent la matière.
• Utiles dans les fabrications industrielles, comme la pénicilline.
• Pathogènes pour les hommes, animaux et plantes.

Taxonomie et nomenclature des microorganismes

• La taxonomie est un arrangement ordonné d'unités dans des groupes plus grands.
• Chaque système de classification présente une unité de base = Espèce.
• Une espèce biologique est l'unité de base de tout système de classification.
• Une espèce biologique est un groupe d'organismes apparentés, différents des autres groupes d'organismes et capables de se croiser entre eux.
• Cette définition n'est pas applicable aux procaryotes (bactéries).
• En bactériologie, une espèce est constituée par sa souche type et par l'ensemble des souches considérées comme suffisamment proches de la souche type pour être incluses au sein de la même espèce.
• Cette dernière définition repose sur un ensemble de caractères : morphologiques, tinctoriaux, trophiques, métabolisme, immunologiques et pathologiques.
• Un système de classification biologique est basé sur une hiérarchie taxonomique.
• Les échelons hiérarchiques sont :

Espèce

• Groupe de microorganismes présentant en commun le plus grand nombre de caractéristiques semblables.

Genre

• Un groupe d'espèces semblables.

Famille

• Un groupe de genres semblables.

Ordre

• Un groupe de familles semblables.

Classe

• Un groupe d'ordres semblables.

Embranchement

• Un groupe de classes semblables.

Règne

• Tous les organismes de cette hiérarchie.

Exemple de structure hiérarchique des taxons

• Règne: Bacteria
• Embranchement: Proteobacteria
• Classe: γ-Proteobactéries
• Ordre: Enterobactériales
• Famille: Enterobacteriaceae
• Genre: Escherichia
• Espèce: Escherichia coli

Nomenclature binomiale

• Les microorganismes sont nommés selon les règles du système binomial de Linné (1750).
• Le nom de chaque microorganisme est formé par deux fragments.
• Le premier est le nom du genre, sa première lettre en majuscule.
• Le second est un qualificatif et nom descriptif, avec la première lettre en minuscule.
• Les deux termes sont en latin.
• Ils forment le nom scientifique de l'espèce et ils s'écrivent toujours en italique.

Les bactéries : Morphologie et structure de la cellule bactérienne

• Une bactérie est un microorganisme unicellulaire de petite taille (micron) de morphologie différente qui présente des caractéristiques propres (procaryote).

Dimensions des bactéries

• L'unité de mesure en microbiologie est le micromètre (µm).
• Les dimensions des bactéries sont variables.
• Diamètre habituel ≈ 0,5 à 1 µm.
• Longueur ≈ 2 à 5 µm.
• Certaines bactéries sont très longues : longueur = 100 µm, diamètre = 1 à 2 µm.
• Les plus petites bactéries sont les mycoplasmes (0,1 à 0,3 µm).

Forme des bactéries

• La forme des bactéries est un critère permettant de les classer.
• Les bactéries présentent des formes variables.
• Forme sphérique ou ovoïde = coques ou cocci.
• Forme allongée droite ou cylindrique = bacilles.
• Forme spiralée = spirilles (rigides ou relâchées).
• Forme incurvée (en virgule) = vibrions.
• Forme ovale (intermédiaire entre coque et bacille) = coccobacille.
• Exemple: le genre Brucella.

Groupement

• Certaines espèces bactériennes présentent des modes de groupement cellulaires caractéristiques de l'espèce.

Pour les cocci, on trouve

• Isolée, Microcoque.
• Cocci en chaînettes : division selon un même plan ; Streptocoques.
• Diplocoques : cocci regroupés deux à deux ; Gonocoques.
• En tétrades : division selon deux plans régulièrement.
• Cocci en amas : division selon plusieurs plans irrégulièrement ; Staphylocoques.

Pour les bacilles, on trouve

• En chaîne : ex, Lactobacillus.
• En palissade : ex, Corynebacterium.
• En Y : ex, Bifidobacterium.

Ultrastructure d'une cellule bactérienne

• La paroi bactérienne se trouve au dessus de la membrane cytoplasmique et au dessous de la capsule.
• C'est une enveloppe rigide caractéristique de la cellule procaryote "exosquelette".
• À part les mycoplasmes, toutes les bactéries possèdent une paroi cellulaire.
• Son épaisseur varie entre 10 et 35 nm chez la plupart des bactéries.

Paroi bactérienne

• Enveloppe caractéristique des procaryotes.
• Rigide = "exosquelette".
• Maintient de la forme.
• Division cellulaire.
• Résistance à la forte pression osmotique interne.
• Perméable à l'eau et aux petites molécules.
• Support de nombreux antigènes.
• Composée de peptidoglycane.
• Différenciation en Gram + et Gram -.

Composition chimique de la paroi bactérienne

Les osamines (sucres aminés)

• N-acetylglucosamine
• acide N-acétylmuramique
• galactosamine (chez certaines espèces seulement et en faible quantité)

Les acides aminés

• L-Alanine
• D-Alanine
• Acide D-Glutamique
• L-Lysine
• Acide Diamino-Pimélique (DAP)
• Glycine (Staphylococcus aureus)
• Acide aspartique (Lactobacillus acidophilus)

Les acides teichoïques

• Uniquement chez les bactéries Gram+.
• Localisés à l'extérieur de la paroi.
• Peuvent avoir un rôle antigénique.

Les oses simples

• Glucose
• Galactose
• Mannose, etc...
• Spécifiques (Rhamnose chez les Streptococcus du groupe A).
• Leur nature et type d'association spécifient les antigènes.

Les lipides

• Faibles quantités chez les Gram¯ (10 à 22%).
• Presque absents chez les Gram+ (1 à 2,5%).

Les acides Mycoliques

• Présents chez certaines espèces particulières (les mycobactéries).
• Acides gras à longues chaînes (C=60).
• Ex. Acide a-mycolique

Structure moléculaire

• Le peptiglycane de la paroi est composé de :
• Muréine
• Mucocomplexe
• Mucopeptide

L'unité structurale du peptidoglycane

• La N-acetylglucosamine et l'acide N-acetylmuramique sont liés par Glycane.
• Les acides aminés L-Alanine, Acide D-Glutamique, Lysine ou DAP, et D-Alanine sont liés dans un chaînon peptidique.
• L'acide N-acetylmuramique joue un rôle central dans la polymérisation des unités glycanes.

Propriétés de la structure de polymère en réseau

• Donne à la cellule sa rigidité.
• Est caractérisée par les liaisons β (1,4) entre l'acide N-acétylmuramique et la N-cétylglucosamine, l'ordre invariable des acides aminés qui forment le tétrapeptide.
• La liaison B-glucosidique qui unie chez les Gram+, l'acide teichoïque au résidu N-acétylglucosamine.
• Le pontage entre la D-alanine d'un tétrapeptide et la L-lysine ou le DAP d'un tétrapeptide voisin.

Différences des molécules du peptidoglycane

• Le peptidoglycane peut différer selon les cas par des constituants secondaires, en particulier par les acides aminés du tetrapeptide et la nature des ponts interpeptidiques.
• Différences déterminent un réseau plus ou moins serré (compact).
• Le réseau est Compact pour les forme bacillaires (liaisons interpeptidiques directes) et lâche pour les formes sphériques (liaisons interpeptidiques longues).

Synthèse du peptidoglycane

• La synthèse s'effectue en 3 étapes: cytoplasmique, membranaire, et pariétale (paroi).

Etape cytoplasmique

• Synthèse des précurseurs de la paroi (glucose glycosylamine synthase glucosamine).
• Formation de NAG, NAM, a.a.
• Les précurseurs sont activés par les enzymes (Mur A, B, C, D,E, F).
• NAG et NAM sont combinés et liés par un pentapeptide.
• 5ème a.a stabilise les NAG et NAM par la charge (+)est éliminé par D-D carboxypeptidase.
• (D-cyclosérine affecte le greffe des acides aminés.)
• Phosphoénolpyruvate (PEP) (phosphorylation pour s'attacher au transporteur( lipide membranaire)

Etape membranaire

• Un intermédiaire lipidique (transporteur) fixe le N-acetylmuramyl pentapeptide et permet sa condensation avec Nacétylglucosamine. (Bacitracine affecte le transporteur lipidique)

Etape pariétale (paroi)

• Allongement des chaines de PG déjà existantes, qui s'effectue par 2 types d'enzyme : Transglycosylase: formation d'une liaison ẞ (1-4)glycosidique et Transpeptidase: Création de liens entre les peptides des différentes chaines. (réticulation du PG) (Inhibée par la famille des ẞ-Lactamines).

Ultrastructure des parois bactériennes

• Structures constantes ou obligatoires.

Paroi bactérienne Gram -

• La bicouche lipidique externe est une lipoprotéine de Braun liée à la couche de peptidoglycane.
• Formée d'une bicouche dont la partie inférieure est phospholipidique et la partie supérieure est constituée de lipopolysaccharide (LPS).

Paroi bactérienne Gram -

La bicouche lipidique externe : LPS inclut

• Lipide A: disaccharide de glucosamine phosphorylé et estérifié par des acides gras.
• Partie centrale (core): oligosaccharide formé de heptose, KDO (céto- désoxy -octanoïque).
• Chaine latérale O: répétition de 40 sous-unité tetra ou penta saccharidique tourné vers l'extérieur.

Paroi bactérienne Gram -

La bicouche lipidique externe : porines

• Constituent 70% des protéines de la membrane externe;
• Traversent toute la membrane externe et sont fortement liées aux peptidoglycanes.
• Transportent passivement des molécules hyrophiles de PM < 600 - 700 Da: sucres, acides aminés, ions.
• Certains composés hydrophiles nécessaires à la survie de la cellule sont plus larges que la limite d'exclusion des porines (vit B12, trisacharides et du fer chélaté).
• Traversent la paroi par perméation spécifique et utilisent des protéines spécialement conçues pour la translocation.
• Les deux parois sont différentes mais comportent un polymère commun, partie la plus interne = peptidoglycane (mureine = mucopeptide = mucocomplexe).

La membrane cytoplasmique

• Membrane ayant un aspect trilamellaire.
• Située sous la paroi, interface entre cytoplasme et structures externes.

Composition

• Lipides (30 à 40%).
• Proteines (60 à 70%).
• Glucides (constituants mineurs, glucose, glucosamine).
• Absence de cholestérol = différence avec la cellule eucaryote.

Fonctions de la membrane cytoplasmique

• Respiration (fabrication d'énergie).
• Synthèse des lipides membranaires et lipopolysaccharides.
• Synthèse du peptidoglycane.
• Assemblage et excrétion des protéines extra cytoplasmiques.
• Perception des caractéristiques physiques de l'environnement (température, pH, aw...) présence des protéines transmembranaires qui interviennent dans le sens de rotation des flagelles.
• Transport actif et transport passif.

Transport actif et passif

Le transport passif : s'effectue par 3 voies:

• Transport passif simple : Passage des molécules lipophiles et liposoluble à travers la mb cytoplasmique (O2, CO2, Glycérol, hormones, éthanol).
• Passage des ions et des molécules à travers des canaux ou des pores (K+, Na+), dans le sens du gradient de concentration.
• Transport passif facilité : présence de perméase ou (protéine de transport) au niveau de la mb cytoplasmique, dans le sens du gradient de concentration.
• Transport passif uniport : (diffusion simple) transport d'une molécule hydrophobe ou ion à travers la mb phospholipidique sans l'utilisation des Protéines de transport, dans le sens du gradient de concentration.

Le transport actif : s'effectue par 5 voies:

• Transport actif primaire uniport (consomme de l'ATP) pompe de Na+, K+ contre le gradient de concentration.
• Transport actif secondaire symport ou antiport :
• Transport de 2 substances différentes dans le même sens utilise le gradient de concentration (lactose et_H+), permettant à d'autres molécules de passer contre le gradient
• Transport de 2 substances différentes dans le sens opposé utilise 8PE.(Na+ et Ca++) una molécule avec le gradient alors que l'autre contre le gradient.
• Translocation de groupe: Phosphorylation du glucose par enzyme de la mb cytoplasmique pour rejoindre la voie de la glycolyse.
• Système ATP-synthétase : durant la respiration
• Transport par sidérophore : transporteur de Fe) pour capter le fer extracellulaire.

Cytoplasme et structures intracytoplasmiques

Le cytoplasme est un hydrogel colloïdal comprenant

• Une phase dispersante (sels minéraux et composés solubles de nature lipoprotéique) et une phase dispersée formée de nucléoprotéines et de lipides.
• Son pH est compris entre 7 et 7.2.

Le cytoplasme contient

• Des ARN et ribosomes
• Des substances de réserves
• Chromatophores
• Vacuoles à gaz

Les substances de réserves

Les substances accumulées par les bactéries peuvent être organiques ou inorganiques

• Amidon
• Glycogène
• Acide hydroxybutirique (Pseudomonas, Vibrio, Micrococcus...)
• Des polyphosphates organiques (stockage d'énergie, chélateur d'ions chez des bactéries pathogènes comme Corynebacterium diphtérie).
• Des inclusions de soufre, de fer (déplacement dans un champs magnétique).

Chromatophores et pigments

• Sont présents chez les bactéries photosynthétiques.
• Jouent le rôle des chloroplastes.
• Contiennent des pigments appelés bactériochlorophylle.
• Pyocyanine et pyoverdine (rapport avec la pathogénicité.

Vacuoles à gaz

• Vésicules remplies de gaz présentes chez les bactéries photosynthétiques (bactéries pourpres et bactéries vertes).
• Permettent aux bactéries de flotter à la surface de l'eau.

Les plasmides

• Éléments facultatifs.
• Molécule d'ADN circulaire en double brin, indépendante de l'ADN chromosomique, capable de réplication autonome.
• Leur transmission d'une cellule à l'autre s'effectue habituellement par conjugaison (codent pour des pilis sexuels), ou encore transduction ou transformation, mais souvent sans spécificité d'hôte.
• Ils sont médiateurs de nombreuses propriétés permettant une meilleure adaptation des bactéries (exemple : résistance aux antibiotiques, antiseptiques, métaux toxiques, irradiation)

Les spores bactériennes

• Une spore est une petite unité sphérique douée d'une extraordinaire résistance.
• Les spores bactériennes sont des endospores.
• Les spores se forment au sein de deux genres bactériens principaux : Bacillus et Clostridium.

Conditions de formation des spores

• Milieu pauvre en éléments nutritifs.
• Conditions physico-chimiques défavorables (PH, T°C...).

Les spores se caractérisent par

• Leur faible teneur en eau (15%) contre 80% chez les cellules bactériennes végétatives.
• Leur thermorésistance (les spores de Plectridium caloritolerans résistent plus de 8 heures à 100° C et 5 minutes à 120°C.
• Résistent aux attaques des acides, des bases, des antiseptiques, des rayons UV ou X, des antibiotiques, etc.
• Chez la bactérie vivante, la spore apparaît comme un espace clair, réfringent, ovoïde, limité par un contour régulier.
• La spore peut déformer ou non le corps microbien.
• Sa position joue un rôle taxonomique.

La spore bactérienne présente une structure complexe incluant

• Exosporium: couche plus externe (lipoproteique), non essentiel à la survie de la spore.
• Tuniques (interne et externe): composées de proteine (kératine), imperméables, résistantes aux agents chimiques.
• Le cortex: couche épaisse (peptidoglycane), sensible au lysozyme.
• La paroi sporale (peptidoglycane) donnera la paroi de la cellule végétative.

La capsule

• Formée par des substances organiques visqueuses (Polysaccharides) élaborées par la bactérie.
• Couche plus ou moins compacte qui entoure la paroi.
• Toutes les bactéries ne produisent pas de capsule.
• Au sein d'une espèce, certaines souches en produisent, d'autres non.
• L'élaboration de la capsule est influencée par certaines conditions du milieu.
• Les glucides jouent un rôle important dans la présence ou non de la capsule.
• La capsule joue un rôle important dans la défense des bactéries contre : la dessiccation, les prédateurs (protozoaires) et les parasites (les bactériophages sont incapables de se fixer sur une bactérie capsulée).
• Est un support de pouvoir infectieux : empêche la phagocytose des bactéries dans l'organisme,
• Est un support de propriétés physiopathologiques et immunologiques. Ainsi, les pneumocoques capsulés se révèlent pathogènes, alors que les pneumocoques non capsulés ne le sont pas.

Cils et flagelles

• Les bactéries mobiles se déplacent soit par glissement (cyanobactéries), rotation autour d'un axe central (spirochètes), ou au moyen de cils ou de flagelles.
• Les cils et les flagelles sont des filaments extrêmement ténus, invisibles au microscope optique sur les bactéries vivantes et plus longs que la bactérie elle-même.
• Le point d'insertion des cils et des flagelles se situe dans le cytoplasme, au contact de la membrane plasmique.
• Il existe différents types flagellaires induisant des déplacements variables qu'on appellera ciliature : un seul flagelle polaire = ciliature monotriche, plusieurs flagelles polaires = ciliature lophotriche, un flagelle à chaque pôle = ciliature amphitriche et des flagelles entourant la bactérie = ciliature péritriche
• Le type de ciliature peut être utilisé dans un but taxonomique.

Rôle des cils et flagelles

• Mobilité : Les cils et les flagelles confèrent une certaine mobilité aux bactéries qui peuvent se déplacer dans les milieux liquides ou à la surface des géloses. Certaines espèces peuvent même envahir les milieux de culture.
• Chimiotactisme : Certaines bactéries capables de se mouvoir, sont attirées par les nutriments (sucres, acides aminés) et repoussées par des substances toxiques ou nuisibles.
• Propriétés antigéniques : Les flagelles confèrent à la bactérie de nouvelles propriétés antigéniques.

Pili ou fimbriae

• Les pili (poils) sont des formations qu'on ne peut observer qu'au microscope électronique. Surtout présent chez les Gram-.
• Pili communs ou fimbriae sont courts et cassants, utiles pour l'adhésion des bactéries aux interfaces et aux muqueuse et sont donc des facteurs de virulence et ont une structure protéique : la piline, adhésine.
• Pili sexuels, plus longs, relient deux bactéries et sont voies d'échanges de matériel génétique entre les bactéries.
• Les bactéries capables de produire des pili sexuels sont dénommées bactéries "mâles" à l'opposé des autres qui sont dites "femelles".

Nutrition bactérienne

• Les bactéries se nourrissent de substances organiques simples (acides aminés, glucides, acides gras, vitamines, hydrocarbures, ect.) et de certaines substances inorganiques (phosphates, soufre, nitrates, ect.).
• Plusieurs types de bactéries sécrètent des enzymes digestives qui leurs permettent d'absorber certains constituants alimentaires plus ou moins complexes.

Besoins nutritifs des bactéries

• Les bactéries se nourrissent à partir des aliments présents dans les milieux de culture et dans des conditions physico-chimiques bien précises.
• Les besoins nutritifs des bactéries sont de deux types : élémentaires et spécifiques.

Les besoins élémentaires sont :

• Eau
• Une source d'énergie
• Une source de carbone
• Une source d'azote
• Éléments minéraux

Les besoins spécifiques sont :

• Facteurs de croissance

Types trophiques (nourriture)

• Les photoorganotrophes tirent leur énergie de la lumière et utilisent des composés organiques comme donneurs d'électrons (ex: Acétate, alcool, a.a, fumarate) et acceptent CO2 comme source de carbone.

• Les photolitotrophes tirent leur énergie de la lumière et utilisent des composants minéraux comme donneurs d'électrons (H2S) et acceptent CO2 comme source de carbone.

• Les chimioorganotrophes tirent leur énergie de composés chimiques et utilisent des composés organiques comme donneurs d'électrons.

• Les chimiolitotrophes tirent leur énergie de composés chimiques et utilisent des composants minéraux comme donneurs d'électrons (ex: Fe+ +,NH4+,H2S,S).

• Selon la source de carbone, on distingue les autotrophes et les hétérotrophes.

• Se développent en milieu inorganique (Seule source de carbone = CO2) est le mode d'action des les autotrophes. Production de la matière organique à partir de la réduction du CO2.

• Exigent des composés organiques pour se reproduire et utilisent la matière organique qui se trouve dans le milieu est le mode d'action des hétérotrophes.

• La synthèse des protéines nécessite des substances azotées et la source d'azote peut être de l'azote moléculaire, des composés inorganiques, ou des sources organiques.

• L'azote moléculaire est présent dans les bactéries vivant en symbiose avec des légumineuses (Rhizobiom) et dans les bactéries jouant un rôle dans la fertilisation des sols (Azotobacter).

• La majorité des bactéries utilisent les composés inorganiques (ammoniac, sels d'ammonium, nitrites, nitrates) ou les sources organiques (groupements amines des composés organiques).

• Le soufre et le phosphore sont des éléments minéraux particulièrement importants.

• Le soufre est présent dans certains acides aminés (groupement thiol) et il est incorporé sous forme de sulfate ou de composés souffrés organiques.

• Le phosphore fait partie des acides nucléiques, de nombreuses coenzymes et de l'ATP. Il est incorporé sous forme de phosphate inorganique.

• Le sodium, le potassium, le magnésium et le chlore jouent un rôle dans l'équilibre physico-chimique de la cellule.

• Le fer, le manganèse, le molybdène, le calcium, le vanadium ou le cobalt sont des oligoéléments nécessaires à des concentrations très faibles.

• Les bactéries capables de croitre en présence d'eau, d'une source d'énergie, d'une source de carbone, d'une source d'azote et d'éléments minéraux sont qualifiées de prototrophes.

• Les bactéries nécessitant, en plus, un ou plusieurs facteurs de croissance qu'elles sont incapables de synthétiser sont dites auxotrophes est un facteur de croissance qui est un élément indispensable à la croissance de la bactérie car la bactérie est incapable de le synthétiser.

• Si une bactérie a besoin d'un facteur de croissance, ce dernier doit être introduit dans le milieu de culture.

• Les besoins en facteur de croissance d'une espèce bactérienne peuvent être satisfaits par la présence dans le milieu d'une autre espèce capable de synthétiser ce facteur : c'est le phénomène de Syntrophie ex. Haemophilus spp = bactérie auxotrophe au facteur V (NAD) et Staphyloccoque = bactérie productrice de NAD Donner un culture en satellite de Haemophilus spp.

Facteurs physiques

• Les facteurs physiques sont les facteurs de l'environnement.
• Les facteurs physiques peuvent favoriser, empêcher ou inhiber la nutrition et la croissance bactérienne.
• Eau : représente 80% des constituants cellulaires, indispensable au développement et sert de solvant des nutriments et agent des réactions d'hydrolyse.
• Température : Elle influence aussi bien la multiplication que le métabolisme bactérien et les différentes espèces ont une température minimale, optimale, et maximale pour se développer.
• En fonction de leur température optimale, les microorganismes sont dits : psychrophiles (entre 0 et 15°, optimum = 10°C), mésophiles :(entre 20 et 40°, optimum = 30-37°C). thermophiles (entre 45 et 55 °), thermophiles extrêmes: optimum situé vers 70°.
• pH : il influence l'équilibre ionique du milieu, les réactions métaboliques et l'activité enzymatique; les milieux de culture doivent avoir un pH favorable à la croissance de l'espèce recherchée et contiennent généralement un tampon. et il existe acidophiles (1-4), neutrophiles (5,5 – 8,5), ou basophiles/alcalophiles (8,5 à 11,5) selon leur pH optimal de croissance .
• Oxygène : En fonction de leur exigence en oxygène, on distingue 4 types respiratoires de bactéries : Aérobies stricts (exigent l'oxygène libre pour leur croissance), Aéro-anaérobies/anaérobies facultatives (capables de croitre avec ou sans oxygène libre), Anaérobies stricts (ne peuvent pas se multiplier en présence d'oxygène libre), Microaérophiles (ne se multiplient qu'en présence d'une faible tension d'oxygène).
• Pression osmotique : La plupart des bactéries sont insensibles à la pression osmotique (protégée par la paroi rigide), seules les bactéries marines adaptées à une concentration de 35 g/l de NaCI sont sensibles aux variations de ce paramètre (on distingue les non-halophiles, halophiles, halotolérants).

Croissance bactérienne

• Développement ordonné des composants d'organisme (accroissement de taille et de volume).
• Chez les bactéries, la croissance se traduit par une augmentation du nombre d'individus.
• L’accroissement est donc synonyme de multiplication cellulaire, cet accroissement s'accompagne par : une diminution de la quantité de matières nutritives disponibles, une augmentation des déchets dans le milieu et modification de certains paramètres du milieu (le pH, le potentiel d'oxydo-réduction, la conductivité, la pression osmotique,...).
• Le cycle cellulaire bactérien se décompose en trois étapes : l'initiation (B), la réplication de l'ADN chromosomique (C), et la division cellulaire (D).
• C ne débute qu'à la fin de la période B et D ne débute que lorsque la réplication de l'ADN chromosomique est terminée.
• Le processus en Escherichia coli : C dure environ 40 min, D dure environ 20 min. et la durée de B est variable selon les conditions de culture.

2. Méthodes de mesure de la croissance ou nombre

• Les techniques permettant l'étude de la croissance sont nombreuses, ce qui montre qu'aucune n'est parfaite.
• Sur un milieu solide, l'étude de la croissance est rendue difficile en raison de l'agrégation des cellules les unes aux autres, mais en milieu liquide, les cellules sont dispersées ce qui permet des prises faciles d'échantillons.
• La croissance peut alors être appréciée en se basant sur le nombre de cellules ou sur la biomasse bactérienne.

Mesure du nombre de bactéries

• Lecture au microscope (dénombrement direct) : Le microscope permet une numération totale des cellules, cependant il ne permet pas de distinguer facilement les cellules vivantes des cellules mortes, et le comptage des cellules se fait en utilisant un hématimètre.
• Dénombrement après culture (dénombrement indirect) (Méthode de filtration sur membrane et culture en boite de Pétri) : il permet de compter les bactéries viables et cultivables, cette méthode est la plus utilisée.

Mesure de filtration

• Méthode classique de dénombrement qui consiste à filtrer un volume déterminé d'une suspension sur une membrane filtrante de cellulose qui est ensuite déposée sur un মিলieu de culture solide.

Numération sur Gélose en boite de Pétri

• Après incubation on compte le nombre des colonies (choisir les boites contenant entre 30 et 300 colonies). Comme une colonie provient d'une seule cellule ou d'un amas de cellules, on exprime le résultat en UFC/ volume de l'échantillon (ne pas oublier le facteur de dilution).

Mesure de la biomasse des bactéries

• Quantité de matière vivante en g/L qui peut être évaluer par mesure du trouble (ou absorbance)
• Cette méthode consiste à suivre l'évolution de la population bactérienne en mesurant l'absorbance du milieu de culture grâce à un spectrophotomètre (DO = ELC ,C est la concentration ou la quantité des bactéries).
• Mesure du poids sec se fait par l'action des bactéries d'une suspension récoltées par centrifugation ou par filtration sur membrane.
• Après le culot ou le filtre est desséché à 100-110°C jusqu'à poids constant et on fait une pesée. Le poids est généralement exprimé en grammes de matière sèche par litre.

Courbe et expression mathématique de la croissance

• La croissance d'une bactérie placée dans des conditions favorables est définie par le taux de croissance (μ) = nombre de divisions par unité de temps et le temps de génération (G) = temps qui sépare deux divisions successives μ = n/t = 1/G ; G = t/n la forme logarithmique de cette équation est log2 Xn = log2 n + log2 X0 .
• Ainsi μ = (log2 Xn - log2 X0) / (t nu − t0) cette est l'expression mathématique du taux de croissance et cette que l'équation permet de déterminer μ expérimentalement. Courbe de croissance en milieu non renouvelé
• Phases de la croissance : phase de latence ,phase d'accélération, phase exponentielle, phase de ralentissement, phase exponentielle, phase stationnaire et phase de déclin.
• Phase de latence : le taux de croissance nul (μ = 0) et sa durée dépend de l'âge des bactéries, du taux d'inoculum et de la composition du milieu. C'est le temps nécessaire à la bactérie pour synthétiser les enzymes adaptées au nouveau substrat.
• Phase d’accélération : il se produit une augmentation de la vitesse de croissance.
• Phase exponentielle : le taux de croissance atteint un maximum (μ=max) et il est influencé par certains facteurs appelés paramètres d'action de la croissance (pH, température, la nature et la concentration des nutriments). La masse cellulaire est représentée par des cellules viables /mortalité nulle.la masse cellulaire est représentée par des cellules viables/mortalité nulle
• Phase de ralentissement : la vitesse de croissance régresse et il y a un épuisement du milieu de culture et une accumulation des déchets, et un d'autolyse des bactéries.
• Phase stationnaire: le taux de croissance devient nul (μ = 0) et les bactéries qui se multiplient compensent celles qui meurent
• Phase de déclin : le taux de croissance est négatif (μ < 0), toutes les ressources nutritives sont épuisées et il y a en accumulation de métabolites toxiques et il se produit une diminution d'organismes viables et une lyse cellulaire sous l'action des enzymes protéolytiques endogènes.
• µ et G varient en fonction du type de micro-organisme, par exemple Esherischia Coli le taux est 3 par 20 mins , pour Levure taux est 1 par heure , taux est 0,6 pour Lactobacillus par 100 mins