4. Nutrition et culture des cellules bactériennes Flashcards
Quels critères permettent la classification des bactéries?
- Exigence Alimentaire
- Croissance en présence de O2
- Température de croissance
Qu’est-ce qui constitue 95% de la matière organique (bioéléments majeurs)?
- C
- H
- O
- N
- P
- S
Quels sont les autres bioéléments majeurs?
- K
- Mg
- Ca
- Fe
- Na
- Cl
Quel est le rôle du Cl ?
- Principal anion inorganique
- Intégrité électrostatique
Quel est l’élément qui permet le transport membranaire?
Na
Quel est le rôle du Fe ?
Cytochromes et autres protéines impliquées dans la Bioénergétique.
Quel est le rôle du Ca?
- Cofacteur enzymatique
- Protéases
- Amylases
- Dipicolinate de Ca
Quel est le principal cation inorganique ?
K
Quel est le rôle du Mg ?
- Cofacteur enzymatique
- Présent chez chlorophylle et bactériochlorophylle
- Intégrité membranaire
Quel élément forme les nucléotides et phospholipides?
P
Quel est le rôle du S ?
A.A., vitamines, protéines (Bioénergétique)
Que se passe-t-il s’il y a absence d’UN bioélément majeur ?
Il y a absence de croissance
Quels sont les oligoéléments (bioéléments mineurs) ?
- Zn
- Mn
- Mo
- Se
- Co
- Cu
- Ni
- W
VRAI OU FAUX. Il est important pour la cellule d’ajouter des oligoéléments, car elle risque d’en manquer.
FAUX. Pas à ajouter, car il y en a déjà en quantité suffisante dans l’eau.
Quel est le rôle du Zn ?
- Polymérase ADN et ARN
- Alcool déshydrogénase
- Duplication du matériel génétique
Quel est le rôle du Mn ?
- Photosystème II (Cyanobactéries)
- SuperOxide Dismutase (SOD)
Quel élément permet la fixation de l’azote par la nitrogénase ?
Mo
Quel est le rôle du Cu ?
- SuperOxyde Dismutase
- Bioénergétique
Quel élément est responsable de la biosynthèse des acidés aminés (Se-Cys) ?
Se
Quel est le rôle du Co ?
- Biosynthèse des acides aminés (glu)
- Vitamine B12
Quels éléments sont des cofacteurs de déshydrogénase ?
- Ni
- W
- Zn ?
Sous quelles formes chimiques ces éléments sont-ils assimilés (pour la majorité) ? Quels sont les exceptions ?
Sous formes de sels inorganiques Exceptions: -S -N -C -H -O
Exception assimilation, soufre.
- Archaebactéries méthanogènes (Utilisent du H2S pour faire du CH4)
- Autres bactéries : A.A (Cystéine, méthionine)
Exception assimilation, azote.
- Les bactéries fixatrices d’azote (Utilisent du N2 pour devenir du NH3) Ex: Azotobacter, Rhizobium
- Autres bactéries (A.A)
Exception assimilation, carbone, hydrogène et oxygène.
- Matière organique + H2O
- Tous les composés organiques naturels : dégradés par des MO
- Les exceptions sont classées selon leur source de carbone (Autotrophe: utilise le CO2 pour produire de la matière organique)
Qu’est-ce que le cycle de Calvin-Benson utilise ?
Il utilise du CO2 pour produire du glucose.
En quoi sont transformés les éléments nutritifs ?
- Matériel cellulaire (croissance de la cellule)
- Énergie
Composition de la cellule bactérienne, macromolécules.
96% du poids sec
- Protéines (60%)
- Polysaccharides (5%)
- Lipides (9%)
- ADN, ARN (22%)
Qu’est-ce qui compose le 4% restant du poids sec de la cellule bactérienne?
- Sels
- Intermédiaires métaboliques
- Précurseurs
Quels sont les polysaccharides pour les Gram + et Gram - ?
Gram - : Peptidoglycane et lipopolysaccharides
Gram + : Peptidoglycane (encore plus), sucre et alcool
VRAI OU FAUX. Les protéines vont jouer un très grand nombre de rôles différents ?
Vrai. La diversité moléculaire tend vers 1100
Qu’est-ce que le catabolisme ?
- Réaction de dégradation
- Transforme les nutriments en métabolites intermédiaires (précurseurs) de nombre restraint et qui sont communs à tous les organismes.
- Produit de l’énergie (ATP, NADH, NADPH)
- Unité de la biochimie
Qu’est-ce que l’anabolisme ?
-Intermédiaires + énergie => Biosynthèse des macromolécules => matériel cellulaire
Comment l’énergie est-elle utilisée ?
- Biosynthèse et polymérisation
- Transport actif
- Motilité
- Maintient de la balance osmotique
Comment se fait le transport actif?
- Concentration des nutriments dans la cellule (à l’encontre d’un gradient de concentration)
- Élimination des déchets métaboliques
Comment se produit la motilité ?
- Déplacement vers nutriments
- Éloignement des répulsifs
Comment se maintient la balance osmotique ?
[K+]intérieur»_space; extérieur
[H+]intérieur «_space;extérieur
Selon quoi les types trophiques sont définies ?
- Source d’énergie
- Source de carbone (Type de nourriture va fournir le carbone pour l’organisme bactérien)
Quelles sont les différentes sources d’énergie ?
- Lumière (phototrophes)
- Chimique (chimiotrophes, va récupérer l’énergie qui va être produite par l’électron)
Quelles sont les différentes sources de carbone ?
- CO2 (autotrophes)
- Matières organique (hétérotrophe, organotrophe)
Comment se produit la croissance en présence d’O2 ?
- Le substrat va être oxydé (enlève des électrons), ils vont passer dans une cascade d’oxydoréduction
- L’oxygène va capter les électrons et va produire des molécules d’eau
- Les électrons vont réussir, suite à la cascade d’oxydoréduction, à produire de l’énergie sous forme d’ATP, NADH et NADPH
Qu’est-ce que l’anaérobie stricte ?
- Pas de croissance en présence de O2
- Accepteur final d’électrons : produit final de fermentation
Quelle est la forme toxique de l’O2 ?
O2- (Ion peroxyde)
Anaérobie strictes : SuperOxydase Dismutase (SOD), catalase et péroxidase (absente ou +- fonctionnel)
- Pas capable de détoxifier ces formes d’O donc anaérobie
- Accumulation de peroxyde et d’ions peroxyde jusqu’à ce que la croissance arrête
Quelle est la limite, même pour aérobie? Pourquoi ?
La croissance diminue si [O2] > 20%
Car peroxyde dismutase, catalase, etc. n’arrive plus à faire leur travail
Qu’est-ce que l’anaérobie facultative ?
- Croissance en présence ou absence d’O2
- Respiration ou fermentation (métabolisme le plus rentable)
Qu’est-ce qu’un organisme aérotolérant ?
- Croissance en présence ou absence d’O2
- Fermentation exclusivement
Qu’est-ce qu’un organisme microaérophile ?
- Qui aime l’O en petite quantité
- Croissance exclusivement en présence de faible concentration d’O2 (2-10%)
- Respiration aérobie
- Activités enzymatiques essentielles sensibles au O2
Quelles sont les températures de croissance ?
- Psychrophiles (croissance lente) : 0-20°C, optimum : 10-15 °C
- Psychotrophes (psychotolérants) : 20-30 °C
- Mésophiles : 20-45°C (pathogènes humains 37°C, pathogènes aviaires 42°C)
- Thermophiles : 45-85°C, optimum : 50-60°C
- Température extrêmes > 85°C
- Minimum : -20°C, grande présence de sel donc eau liquide à -20°C, ex: Lac Deep, Antarctique
Quel est l’objectif du milieu de culture ?
Augmentation de la population
Quel est le pré-requis pour un milieu de culture?
Stérilité du milieu de culture, i.e. absence de MO
Quels sont les types de culture ?
-Pure: Un seul type de MO (tous les individus ont les mêmes caractéristiques)
-Mixte: Plusieurs MO (ne veut pas dire contamination)
(Interactions: inhibition, compétition, synergisme)
Quelle est la composition d’un milieu de culture ?
- Tous les éléments nécessaires, en quantités suffisantes, pour permettre la croissance
- Source d’énergie et de carbone
- Éléments essentiels à la biosynthèse des macromolécules (facteur de croissance)
Qu’est-ce qu’un facteur de croissance ?
Précurseur essentiel qui ne peut pas être synthétisés par la bactérie d’intérêt (vitamines, acides aminés, purines et pyrimidines).
Quels sont les types de milieux de culture ?
- Milieux liquides : culture en bouteilles, tubes, fermenteurs, bouchon ou ouate.
- Milieux solides (gélosé) :plats de Petri, permettent les échanges gazeux.
Comment se produit la croissance en milieux liquides ?
La croissance se produit par les troubles (turbidité). On peut atteindre des populations très élevées dans un volume relativement restreint.
Quel est l’agent gélifiant le plus utilisé ?
- L’Agar (0.5-1.5%)
- Non dégradé par la majorité des MO
- Croissance en colonie (développement d’amas cellulaires, colonies)
- Séparation physique, croît de façon indépendante.
Quel milieu solide est utilisé pour des bactéries dégradant l’agar ?
Gel de silice ($$$$$)
Qu’est-ce que la stérilisation ?
Élimination des microorganismes viables (incluant les endospores)
Quels sont les moyens de stérilisation ?
- Chaleur
- Radiations ionisantes
- Filtration
- Substances chimiques
L’efficacité de la stérilisation par la chaleur est influencée par quoi ?
- Température
- Durée
- Humidité
- Nombre et état des microorganismes
Quelles sont les différentes chaleurs pour stérilisation ?
- Chaleur sèche (four à air chaud)
- Chaleur humide (autoclave, vapeur d’eau), plus pénétrante. Perte de viabilité des endospores
VRAI OU FAUX. Les radiations ionisantes ne causent pas de dommages à l’ADN.
FAUX
Les rayons Gamma sont-ils pénétrants ?
Oui
Les rayons UV sont-ils pénétrants ?
Non
Quels filtres sont utilisés pour stérilisation ?
Filtres de nitrocellulose
Quelles substances chimiques sont utilisées pour stérilisation ?
Gaz stérilisants : oxyde d’éthylène (+O2 = explosif), ozone (toxique).
Quelles sont les voies d’exposition aux infections associées aux manipulations ?
Orale, respiratoire, blessure cutanée, transmission transdermique, présence de vecteurs (insectes).
80% exposition = aérosols.
Qu’est-ce que l’enrichissement ?
Augmentation de la proportion du microorganisme d’intérêt.
De quoi doivent tenir compte les méthodes d’enrichissement ?
- Proportions de l’espèce d’intérêt
- Vitesse de croissance
- Caractéristiques spécifiques
Quelles sont les 3 méthodes d’enrichissement ?
- Chimique
- Physique
- Biologique
Méthodes chimiques : principe ?
Nutriments ou sources d’énergie particulières aux microorganismes d’intérêt.
- Source de carbone : cellulose et O2
- Source d’azote : N2
- Milieu dilué : milieux oligotrophes (pauvre en nutriments) et peptones
Méthodes physiques : principe ?
- Traitement à la chaleur (10 min à 80 °C pour endospores)
- Dessication (10 jours)
- Température d’incubation (psychrotrophes, croissance résiduelle à basse température)
Méthodes biologiques : principe ?
- Interaction avec un autre organisme vivant
- Pathogénicité (Bactéries dans le sang, septicémie)
- Symbiose (Rhizobium, fixe l’azote atmosphérique au niveau des racines)
D’où provient une culture pure ?
De la multiplication d’une ou quelques cellules identiques (reproduction asexuée)
Quelles sont les techniques pour obtenir une culture pure ?
- Striation sur milieu gélosé (série de stries successives)
- Striation sur milieu solide
- Dilutions séquentielles en milieu liquide suivies d’un étalement en surface (direct à la surface du milieu) ou en profondeur (gélose de surface, colonies envahissantes emprisonnées dans l’agar).
Quel est l’avantage des dilutions séquentielles en milieu liquide suivies d’un étalement ?
Quantification
Quels sont les organismes de références pour les souches-types ?
- American Type Culture Collection
- National Collection of Type Culture (UK)
- Japan collection of organisms
Quels caractères culturaux sont observables pour des échantillons en milieu solide ?
- Taille;
- Marge (bord) : dentelée, filamenteuse, lobée, etc;
- Élévation : plate, convexe, bombée, etc.
- Texture : mucoïde, sèche, cassante, etc.
- caractéristique optique : opaque, transparente, translucide, etc.
- Pigmentation : diffusion (pigmentation hydrophile);
- Hémolyse : gélose sang
- Fluorescence
Quels caractères culturaux sont observables pour des échantillons en milieu liquide ?
- Quantité de croissance cellulaire
- Distribution
- Texture
Qu’est-ce qu’un biofilm ?
Populations microbiennes enrobées d’une matrice de polymères extracellulaires dans laquelle, les cellules adhèrent : les uns aux autres et/ou à une surface ou une interface
N.B. plusieurs espèces de microorganismes
Quels sont les différents types de surface de biofilm ?
- Inorganique : minérales, béton, métalliques, plastique…
- Organique : cellules vivantes ou mortes
Quels sont les avantages aux biofilms ?
- Augmentation de l’accès aux nutriments
- Création d’un microenvironnement
- Favorise la croissance
Qu’est ce qui différencie les cellules planctoniques et biofilms (sessiles) ?
- Planctoniques : unicellulaire
- Sessiles : pluricellulaires (échanges nutriments, signaux moléculaires, production de nouveaux composés aka matrice du biofilm)
Comment le biofilm est-il formé ?
1) Attachement à une surface
2) Stabilisation de l’attachement
3) Formation de micro-colonies
4) Maturation du biofilm
5) Essaimage
Quelles parties de la cellule participent à l’étape de l’attachement à une surface consiste ?
- Glycocalyx
- Filimbriae
- Adhésines
- Flagelles
En quoi l’étape de la stabilisation de l’attachement consiste ?
- La formation d’une monocouche.
- Interaction cellules-cellules et cellules-surface (ancrage).
En quoi l’étape de la formation de micro-colonie consiste ?
Il y a 3 à 5 couches de cellules (formation de la matrice).
En quoi l’étape de la maturation du biofilm consiste ?
Il y a diffusion d’O2, de nutriments et de déchets.
Architecture complexe et hétérogène.
En quoi l’étape d’essaimage consiste ?
Dispersion (érosion/abrasion et mue) et colonisation d’autres milieux.
Quelles sont les conséquences de la présence de biofilm ?
- Protection des microorganismes (système immunitaire et antibiotiques)
- Industrielles (diminution débit des liquides pour aqueducs et oléoducs, augmentation corrosion des structures, utilisation de biocides)
Qu’est ce que «Delisea pulchra» ?
- Inhibiteur de « quorum sensing» senseurs de masse critique
- Inhibe la formation de biofilms
- Toxique chez les mammifères
Quel autre inhibiteur de biofilm existe-t-il ?
Polysaccharides de capsules
-Recouvre les surfaces, prometteur, mais biodégradable.
