Croissance bactérienne PDF

# Croissance Bactérienne ## Culture des bactéries Les bactéries sont cultivées sur des milieux complexes qui peuvent être: * **Solides:** Appelé géloses, la solidification est due à l’addition d’extrait d’algue qui fond à 40°C. La multiplication des bactéries donne des amas apparents sur la gélos...

# Croissance Bactérienne ## Culture des bactéries Les bactéries sont cultivées sur des milieux complexes qui peuvent être: * **Solides:** Appelé géloses, la solidification est due à l’addition d’extrait d’algue qui fond à 40°C. La multiplication des bactéries donne des amas apparents sur la gélose appelés: **COLONY**. * **Liquides:** Dispersion des bactéries dans le liquide qui conduit à la formation d’un **TROUBLE**. L'emploi des milieux solides permet le dénombrement des bactéries viables dans l’échantillon. Apprécier la morphologie des bactéries variables d’une espèce à une autre. ## Conditions physico-chimiques de la culture ### 1-Température La majorité des bactéries rencontrées en pathologie ont une température de croissance voisine de 37°C. La plupart des bactéries ne peuvent se multiplier à basses températures mais certaines comme *Listeria* peuvent se multiplier à des températures proches de 0°C. Certaines bactéries de l’environnement dites thermophiles se multiplient à des températures élevées. ### 2-pH Les pH optima sont proches de la neutralité. La tolérance aux variations de pH est très variables selon les espèces. ### 3-Pression osmotique Grâce à leur paroi, les bactéries sont relativement tolérantes aux variations de pression osmotique. Les concentrations élevées en NaCl ou en sucres inhibent la croissance. Procédés de conservations ### 4-Oxygène * Les bactéries aérobies strictes: se cultivent qu’en présence d’oxygène. * Les bactéries anaérobies strictes: se cultivent qu’en absence d’oxygène. * Les bactéries aéro-anaérobies facultatives: se cultivent en présence ou en absence d’oxygène. * Les bactéries microaérophiles: se cultivent en présence d'une faible pression d'oxygène. ## Métabolisme énergétique * **Métabolisme fermentatif:** Dégradation des sucres incomplète d’acides organiques en générale → production * **Métabolisme respiratoire:** Dégradation du glucose dans le cycle de Krebs; l’accepteur final d’électron est l’oxygène. Le système de transport d’électron est situé dans la membrane cytoplasmique. ## Physiologie bactérienne Peut être abordée par l’étude des facteurs physico-chimiques susceptibles d’assurer ou de modifier la nutrition, la croissance et la régulation des fonctions biochimiques qui permettent à la bactérie de vivre, donc d'assurer sa biosynthèse. ## La croissance bactérienne Les bactéries se multiplient correctement en un milieu ajusté à un pH voisin de la neutralité (7.0;7.4) Quoique la croissance peut se faire correctement: * À pH alcalin (8 à 9): *Vibrio cholerae* * À pH acide (5 à 5.5): *Lactobacillus* De même la température optimale varie avec les bactéries: * **Psychrophiles:** optimum 20°C * **Mésophiles:** 25 optimum 45°C * **Thermophile:** optimum 45°C Seules les thermophiles strictes et les psychrophiles strictes ne se cultivent pas à 30°C ou à 37°C. ### I. Mesure de la croissance bactérienne Appréciée en estimation en fonction du temps et de la variation de la masse bactérienne. L’estimation se fait: * **Numération** * **Mesure quantitative** ### 1-Méthodes de numération #### A-Numération totale Cellules viables ou non est dénombrée au microscope dans des compartiments volumiques ou en moyen de compteur automatiques de particules. Résultats acceptable dans le cas où on est sur que la quasi totalité des cellules sont vivantes. #### B-Numération des cellules viables On compte les colonies apparues dans ou sur le milieu de culture inoculé par un aliquote d’une suspension bactérienne homogène et suffisamment diluée. Si l’isolement des colonies est correct, chacune est supposée devenir une bactérie appelée "**UNITE FORMANT UNE COLONIE-UFC**". ### 2-Méthodes quantitatives #### A-Mesure directe de la masse bactérienne Exprimée usuellement en « **POIDS SEC** ». Les bactéries sont lavées, séchées et pesées. Méthode longue qui nécessite une grande quantité de cellule pour que la pesée soit assez précise. (Technique de référence) #### B-Dosage de l’azote bactérien: Assez lourde. #### C-Mesure de l’activité enzymatique des bactéries: Mesure du pH, de la consommation d’O2, méthode peu précises et rarement utilisée. #### D-Mesure de la densité optique (DO): On mesure la lumière absorbée par la suspension bactérienne dans des conditions de spectre lumineux soigneusement défini. Cette technique est la plus employée, elle est rapide et précise. Mais sa sensibilité est modérée car il faut une teneur d’au moins 10⁷ BACTERIES / ml pour obtenir une DO mesurable. DO=k.m → (masse bactérienne) liée à l’appareil Mais la DO n’est proportionnelle au nombre de bactéries que si la dimension moyenne des cellules reste constante phase exponentielle ## II. Étude de la croissance bactérienne en milieu de culture liquide non renouvelée Exemple: *Escherichia coli* pure Milieu liquide : pH=7.4, température précise, aération suffisante (par agitation correcte) ### Rôles de l’agitation: * Rendre uniforme la composition et la température du milieu. * Assurer une concentration maximale de l’oxygène dissout dans le milieu. * Dispersion suffisante des bactéries pour obtenir un trouble homogène. ### 1-Courbe expérimentale de la croissance La cinétique de la croissance peut être établie expérimentalement en mesurant les variations de la masse bactérienne « m » en fonction de temps « t ». L'étude de la croissance nous permet de tracer la courbe de croissance. Cette courbe montre les variations de la masse bactérienne en fonction du temps.  ### a- Phase de latence Dépend de deux facteurs principaux : * **État physiologique** des bactéries: bien adaptées à un milieu différent ou bien altérées. * **Toxicité du milieu** ### b-Phase exponentielle Pendant la phase physiologique normale de la croissance, toutes les bactéries se multiplient à la même vitesse. Xo=nombre de cellule/ml Après 1% X1=2Xo 2% X2= 2²Xo n% Xn= 2ⁿXo Si on appelle temps de génération G, le temps nécessaire à une division pendant la phase exponentielle. V=1/G V=n(tn-to) Don't V: taux de numérale ou nombre de division par unité de temps **Remarque:** * Le temps de génération est très long à basse température, lorsque la température augmente, le temps de génération diminue jusqu'à une valeur minimale: **température optimale de la croissance** * La valeur du taux maximale de la croissance dépend de la bactérie et de la nature du milieu. * Selon la nature du facteur énergétique fourni à la bactérie, V peut varier de 1 à 5. **POUR E.coli:** V=1 en milieu contenant du glucose (1division/h) V=3 en même milieu + extrait de levure (1diviion toute les 20min) ### Tableau 1: Exemples de temps de génération | Température (°C) | Temps de génération (h) | |:---|---| | Bacillus stearothermophilus | 60 | 0.14 | | Escherichia coli | 40 | 0,35 | | Mycobacterium tuberculosis | 37 | 6 | ### C-Phase stationnaire de croissance maximale À la fin de la phase exponentielle, le taux de croissance diminue progressivement puis les bactéries cessent peu à peu de se multiplier et d’accroître leur masse: **phase stationnaire**. Qui correspond au plateau observé sur la courbe de croissance. L'arrêt de la croissance se produit lorsque un composé indispensable est épuisé, ce composé est dit « **ALIMENT LIMITANT DE CROISSANCE** ». Cet aliment est habituellement énergétique. ## 2-Culture continue Dans une culture en bouillon non renouvelé, si on prélève des bactéries au moment de leur croissance en phase exponentielle et si on les inocule aussitôt dans un milieu identique au premier, on peut parvenir expérimentalement à supprimer totalement la phase de latence. Cette observation à servi de base à la réalisation de systèmes de cultures continues dans lesquels les bactéries se multiplient à vitesse constante dans un milieu constamment renouvelé. ### Applications possibles: * Étude des mutants * Production industrielle de bactéries ou de métabolites bactériens ## 3-Culture synchrones Pendant la phase exponentielle, toute les bactéries se multiplient à la même vitesse mais avec un décalage aléatoire du moment de la division de chaque cellule. Ce décalage provient du fait que pour une cellule donnée, le début de la croissance après la phase de latence dépend des réserves initiales de chaque cellules mais si toutes les cellules se divisent en même temps, on obtient la courbe suivante. La synchronisation de la croissance peut être obtenue par des procédés biochimiques (blocage des biomasses) ou par des procédés biophysiques (séparation des cellules). Les expériences de cultures synchrone permettent d’obtenir des bactéries présentent le même état physiologique. ## 4-Diauxie Dans la courbe de croissance où les aliments carbonés sont limitants, on peut observer deux types de croissance dans un milieu synthétique contenant un mélange de deux substrat carbonés. Par rapport de diauxie, les substrats carbonés (sucres, polyalcools) peuvent être classé en 2 groupes: * Les substrats du groupe A qui ne donnent pas de diauxie lorsqu'ils sont mélangés avec le glucose et ceux du groupe B qui mélangés au glucose provoque une diauxie  Lorsque des bactéries sont cultivées en présence de glucose et de lactose, elles commencent par l'utilisation du glucose jusqu'à son épuisement. On observe ensuite un temps de latence, durant lequel les bactéries vont synthétiser les enzymes nécessaires à l'utilisation du lactose, avant la reprise de la multiplication bactérienne Monod démontré qu’au cours de la diauxie, le substrat A est toujours utilisé en premier ensuite B.