Cours de Bactériologie Générale

Définition de la Bactériologie

• La bactériologie est la science qui étudie les procaryotes, notamment les bactéries, les archéobactéries et les cyanobactéries.
• Cette branche de la microbiologie implique l'identification, la classification et la caractérisation des espèces bactériennes.

Historique

• Antoine Van Leeuwenhoek, un drapier hollandais, a été le premier à observer des bactéries en 1668.
• Les travaux de Louis Pasteur au XIXe siècle ont révolutionné la bactériologie.

Classification Phylogénétique

• Le règne des Protistes est divisé en deux groupes : les protistes supérieurs et les protistes inférieurs.
• Les bactéries sont des cellules procaryotes, c'est-à-dire dépourvues de noyau.

Morphologie

• Les formes des bactéries sont variées : coques, bacilles, coccobacilles et formes spiralées.

Anatomie d'un Bacille

• Structured constants : génome, cytoplasme, membrane cytoplasmique et paroi bactérienne.
• Structures facultatives : plasmides, spore, capsule, glycocalyx, flagelles et pili.

Paroi Bactérienne

• La paroi bactérienne est composée de peptidoglycane (ou mureine).
• Les bactéries à Gram positif et négatif ont des parois différentes.

Flagelles et Pili

• Les flagelles sont des organes filamenteux qui permettent la locomotion des bactéries.
• Les pili sont des appendices de surface plus fins que les flagelles, fréquemment retrouvés chez les bactéries à Gram négatif.

Sporulation Bactérienne

• La sporulation est un processus complexe qui permet aux bactéries de former des spores résistantes.
• Les spores sont des formes de vie latente qui permettent aux bactéries de survivre dans des conditions défavorables.

Croissance Bactérienne

• La croissance bactérienne est l'augmentation ordonnée de tous les composants d'un organisme dans un intervalle de temps défini.
• Les bactéries se divisent par reproduction asexuée, notamment par fission binaire transversale.

Types de Division

• La fission binaire transversale est la forme de multiplication la plus simple.
• Le bourgeonnement et la fragmentation sont d'autres formes de division.

Culture Bactérienne

• La culture bactérienne est l'ensemble des conditions qui permettent la croissance des bactéries.
• Les facteurs essentiels à la croissance sont physiques (eau, température, pH, pression osmotique, lumière) et chimiques (carbone, azote, phosphore, soufre et oligo-éléments).

Courbe de Croissance

• La courbe de croissance est représentée graphiquement comme le logarithme du nombre de cellules en fonction du temps d'incubation.
• La courbe de croissance comprend quatre phases distinctes : phase de latence, phase exponentielle, phase de ralentissement et phase stationnaire.### Temps de Génération ou Temps de Doublage (G) ou (Θ)
• Le temps de génération ou temps de doublage est l'intervalle de temps entre deux divisions successives ou le temps nécessaire au doublement de la population.
• G = (tn – t0) / n, où n est le nombre de divisions.
• Le temps de génération diffère d'une espèce à une autre :
  • 20 minutes pour E. coli.
  • 100 minutes pour Lactobacillus.
  • 800-900 minutes pour Mycobcterium tuberculosis.

Taux de Croissance ou Vitesse Spécifique de Croissance (Μ)

• Le taux de croissance est la variation du nombre de cellules par unité de volume et de temps.
• Il dépend de l'espèce bactérienne considérée, de la qualité du milieu de croissance et de la température.
• Le taux de croissance est nul pendant la phase de latence et la phase stationnaire, et il est constant et maximal pendant la phase exponentielle.
• μ = (log Xn - log X0) / (tn - t0) * log 2.

Nutrition Bactérienne

• Besoins élémentaires :
  • Eau (75 à 90 % du poids total).
  • Matière sèche :
    • 50 % de carbone.
    • 20 % d'oxygène.
    • 8 à 15 % d'azote.
    • 10 % d'hydrogène.
    • 1 à 6 % de phosphore.
    • 0,1 à 1 % de soufre.
  • Autres éléments (traces) : potassium, calcium, magnésium, chlore, sodium, zinc, cobalt, manganèse, etc.

Sources d'Énergie

• Les bactéries phototrophes utilisent l'énergie lumineuse pour la photosynthèse (synthèse d'ATP à partir d'ADP et de phosphate inorganique).
• Les bactéries chimiotrophes puisent leur énergie à partir de composés minéraux ou organiques.

Conditions Favorables à la Croissance

• Besoins énergétiques :
  • Phosphore : fait partie des acides nucléiques et de nombreuses réactions enzymatiques.
  • Azote : nécessaire pour la synthèse des protéines.
  • Soufre : incorporé sous forme de sulfate ou de composés soufrés organiques.
• Autres éléments :
  • Calcium, fer, magnésium, manganèse, copper, etc. jouent un rôle dans le métabolisme bactérien.

Conditions Physico-Chimiques de la Croissance

• Effet de l'oxygène :
  • Bactéries aérobies strictes : ne se développent qu'en présence d'air.
  • Bactéries microaérophiles : se développent mieux ou exclusivement lorsque la pression partielle d'oxygène est inférieure à celle de l'air.
  • Bactéries aéro-anaérobies facultatives : se développent avec ou sans air.
  • Bactéries anaérobies strictes : ne se développent qu'en absence totale d'oxygène.
• Effet de la température :
  • Bactéries mésophiles : température de croissance proche de celle du corps humain (37°C).
  • Bactéries thermophiles : températures de croissance comprises entre 45°C et 70°C.
  • Bactéries hyperthermophiles : températures de croissance supérieures à 80°C.
  • Bactéries psychrophiles : températures de croissance proches de 0°C.
• Effet du pH :
  • Bactéries neutrophiles : se développent dans des milieux neutres ou légèrement alcalins.
  • Bactéries alcalophiles : préfèrent les pH alcalins.
  • Bactéries acidophiles : se multiplient mieux dans des milieux acides.

Types de Cultures

• Croissance in vitro (milieux liquides et solides) :
  • Milieux liquides pour la culture de bactéries pures ou lors d'infection monomicrobienne.
  • Milieux solides ou semi-solides pour l'isolement de bactéries.
• Croissance in vivo :
  • La croissance bactérienne n'est pas similaire à celle observée in vitro.
  • La phase de latence est beaucoup plus longue.
  • Les bactéries n'ont pas toujours tous les nutriments à leur disposition pour leur croissance.
• Croissance en culture continue :
  • Maintien d'une croissance exponentielle continue lorsque le milieu de culture est renouvelé régulièrement et que les métabolites sont éliminés en même temps.
• Croissance en biofilm :
  • Les bactéries s'attachent aux surfaces, s'associent entre elles et s'entourent d'un polymère organique pour constituer un biofilm.
  • Hétérogénéité spatiale dans le biofilm.