L'étude des bactéries, et leur identification nécessite leur mise en culture. La physiologie bactérienne va permettre d'optimiser les conditions d'analyse des bactéries, mais aussi d'identifier les moyens les plus efficaces pour lutter contre leur prolifération.

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La nutrition

 

Définition­

 

Les besoins nutritifs sont les éléments indispensables à la vie et à la croissance des bactéries.

 

Les sources d’énergie

 

Chez tous les êtres vivants, l’énergie est stockée sous forme d’ATP, selon son origine on distingue :

 

Les bactéries photophores

 

Les bactéries photophores vont utiliser l’énergie lumineuse comme le font les plantes lors de l’assimilation chlorophyllienne et la transformer en énergie chimique sous forme d’ATP.

 

Les bactéries chimiotrophes

 

Pour les bactéries chimiotrophes la source d’énergie est d’origine chimique ; on aura donc synthèse d’ATP avec transports des électrons au cours de « la chaîne de transporteurs d’électrons ». Au début de la chaîne, on a des donneurs d’électrons ; le composé est organique. Le glucose est le donneur principal. L’accepteur final est différent ; lors de la fermentation l’accepteur final est un composé organique, il y a phosphorylation au niveau du substrat. Il y a des bactéries lactiques et des bactéries anaérobies. Lors de la respiration, la synthèse d’ATP se produit après phosphorylation oxydative avec deux éventualités ; soit l’oxygène est l’accepteur d’électrons et c’est une respiration aérobie (elle concerne un grand nombre d’espèces), soit l’accepteur final est un composé minéral différent de l’oxygène et on parle alors de respiration anaérobie.

 

On distingue trois grands groupes:

 
  • les bactéries aérobies ou aérobies strictes.
  • les bactéries anaérobies.
  • les bactéries aéro-anaérobies facultatives.
 
 
 

La source de carbone

 

On distingue:

 
  • les bactéries autotrophes « qui se nourrit soi-même » autosuffisantes, elles ont un pouvoir de synthèse très élevé, ce sont les bactéries impliquées dans les grands systèmes biologiques.
  • les bactéries hétérotrophes pour lesquelles la source de carbone est automatiquement un composé organique tel que le glucose, un alcool, les acides organiques. Certaines peuvent êtres utilisées pour dégrader des hydrocarbures, lutte contre la pollution.
 
 

Les facteurs de croissance

 

Ce sont des composés qui vont devenir indispensables pour la croissance car la bactérie ne possède pas la chaîne de synthèse de certains composés. Un facteur peut l’être pour une espèce et non pour l’autre (facteur d’identification et de différenciation).

 

On différentie parmi les bactéries hétérotrophes:

 

.les bactéries prototrophes n’ont pas besoin de facteurs de croissance, elles sont autonomes.

 

.les bactéries auxotrophes, elles ont des marqueurs d’auxotrophie, et nécessitent un certain nombre de facteurs de croissances (acides aminés, bases puriques ou pyrimidiques ou des vitamines) tels que l’acide paraminobenzoïque qui est un facteur de croissance pour un grand nombre de bactéries, et permet la synthèse des bases puriques et pyrimidiques.

 

Un antibactérien appelé le sulfamilamide est un analogue structural du facteur de croissance qui pourra être utilisé dans la chaîne de synthèse Il arrête la synthèse métabolique. C’est un antibactérien qui agit par analogie structurale, la bactérie privée de bases puriques et pyrimidiques ne peut se diviser.

 

Source d’azote

 

L’azote est un composé organique et se trouve dans l’organisme  ou dans le milieu de culture (sel d’ammoniaque, protéines).

 

II y a dans le sol des bactéries fixatrices d’azote qui vont enrichir le sol et l’améliorer.

 

Les facteurs physico-chimiques

 

La température

 

La température optimale est proche de 37°C pour la plupart des bactéries, on distingue:

 
  • les bactéries mésophiles vivent dans une gamme comprise entre 20°C et 37°C avec un optimum à 37°C.
  • les bactéries thermophiles, leur température doit être supérieure à 40°C avec des gammes variables allant de 40°C à 50°C (nuisent à la bonne conservation du lait et des conserves). Certaines présentes au fond des océans vivent avec des températures supérieures à 90°C ; elles ont donc des enzymes fonctionnant à des températures élevées et sont utilisées pour l’amplification par PCR, la taq polymérase par exemple.
  • les bactéries cryophiles, se plaisent au froid, de 4°C à 0°C, et ont cependant un métabolisme perceptible et visible.
  • les bactéries psychrophiles se situent en dessous de 20°C, elles vont rarement être des bactéries pathogènes directes mais seront responsables de l’altération de produits biologiques tels que le sang en s’y multipliant mais ces multiplications sont exceptionnelles.
 
 
 
 

La listéria qui provoque la listériose est psychrophile, multiplication en dessous de 20 °C.

 

La yersina se multiplie à température relativement basse, elle est en quantité abondante dans les produits alimentaires.

 

A l’inverse certaines bactéries sont détruites par la chaleur; stérilisation par chaleur sèche à 180°C ou par chaleur humide à 120°C pendant 30 à 50 minutes. Le lait est pasteurisé, par traitement thermique UHT, pour destruction bactérienne.

 

Le PH

 

Le pH est voisin de 7 pour la majorité des bactéries. On utilise des milieux tamponnés.

 

On parle d’espèces bactériennes ayant un pH optimum alcalin comme pourle vibrion cholérique pH de 8,5 à 9, et de bactéries acidophiles comme les lactobacillus qui se développent à un pH voisin de 6.

 

La teneur en oxygène.

 

Equivaut au potentiel d’oxydoréduction. On utilise un milieu de culture contenant une substance tout l’oxygène dissous, on crée un gradient d’oxygène.

 

Les bactéries vont avoir un comportement différent.

 

Lorsqu’elles se développent à la surface ; Bactéries AEROBIES STRICTES.

 

Si elles se développent dans la profondeur où il y a très peu d’02 ; bactéries ANAEROBIES STRICTES.L’02 leur est toxique.

 

Certaines occupent tout le tube, ce sont les bactéries dites  AERO- ANAEROBIES facultatives;

 

nutritive portée à ébullition pour chasser

 

Enfin, certaines vivent à distance de la surface du tube, ce sont les bactéries MICRO-AEROPHILES ; elles auront besoin d’une certaine teneur en 02.

 

Donc pour les cultures bactériennes, il faudra utiliser un dispositif pour chasser l’02, la bactérie choisit elle même le niveau de développement.

 

Teneur en C02

 

Certaines espèces bactériennes auront une croissance favorisées par une forte teneur en C02, comme le gonocoque, le méningocoque (responsable de la méningite cérébrospinale), la brucella (responsable de la brucellose).

 

La croissance bactérienne.

 

Correspond à la multiplication. Une bactérie n’est jamais isolée, c’est toujours une population .on considère toujours la population.

 

L’augmentation du nombre de bactéries peut être considérée comme une augmentation de la masse bactérienne, résultat de la division par scissiparité. La bactérie isolée va augmenter de taille avant de se scinder en deux.

 

On peut apprécier la croissance des bactéries ; sur un milieu liquide il devient trouble, sur un milieu solide de gélose et de substances nutritives la croissance se manifeste par la présence de colonies visibles à l’œil nu.

 

Pour les quantifier, en milieu liquide on mesure la densité optique au spectrophotomètre, la numération se fait au microscope mais toutes les bactéries sont comptées qu’elles soient viables ou non.

 

Le dénombrement des bactéries vivantes se fait par dilution et mise en culture sur milieu solide et on compte le nombre de colonies qui ont poussé.

 

On peut aussi utiliser la masse bactérienne.

 

Les caractéristiques de la croissance

 

Le temps de génération,  est le temps que met la bactérie pour donner deux bactéries filles, c’est l’intervalle de temps entre deux divisions successives. Il est très variable selon les conditions de culture et les espèces.

 

Le colibacille a un temps de génération de 40 à 60 minutes. Toutes les 20 minutes on a une division.

 

Le Mycobacterium tuberculosis (BK) va se diviser toutes les 900 minutes dans les conditions optimales.

 

Le bacille de la lèpre a un temps de génération de 12 jours.

 

Le taux de croissance, est le nombre de division par unité de temps. Pour le colibacille il est de 1, pour le BK il est de l/15ème. L’unité est l’heure.

 

Croissance des bactéries à croissance normale

 

On peut diviser la croissance des bactéries en différentes phases :

 
  • phase I : la phase de latence : peut être plus ou moins allongée selon les conditions préalables et la souche utilisée. Elle correspond à l’adaptation des bactéries aux conditions de culture, la température et le temps de synthèse des enzymes indispensables. Le taux de croissance est nul.
  • phase II : la phase d’accélération : mise en route de la croissance active, les synthèses sont a leur maximum et leur taux de croissance va augmenter pour atteindre sa valeur la plus élevée.
  • phase III : la phase de croissance exponentielle : toute la machinerie est en marche, le taux de croissance est le plus élevé pour les conditions, le nombre de bactéries augmente en progression géométrique.
  • phase IV : phase de ralentissement: le taux de croissance va diminuer et retrouve son niveau de base. C’est la fin de la phase exponentielle.
  • phase V : phase stationnaire :le taux de croissance est nul et le nombre de bactéries à atteint son optimum. Le maximum est lié à la qualité du milieu de culture.
  • phase VI : phase de lyse : correspond au vieillissement du milieu de culture. Il peut être plus ou moins intense suivant les espèces bactériennes. Lorsque le milieu est épuisé on n’a plus de croissance active.
 
 
 
 
 
 

L’arrêt de la croissance est dû a un épuisement des substances nutritives, une modification des conditions métaboliques, une accumulation de produits toxiques.

 

Si on maintient un milieu sain, on peut conserver une croissance exponentielle.

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