Chapitre 3 : Croissance, nutrition et métabolisme des bactéries

Question 1

Qu’est ce que la croissance ?

Answer 1

Dans un environnement optimal, la cellule bactérienne, grâce à son système enzymatique très développé, va donner naissance en peu de temps à deux bactéries filles qui lui sont identiques. Elle se manifeste par une augmentation numérique des cellules bactériennes et non pas une augmentation de taille comme chez les organismes supérieurs (homme, animal, plante).

Question 2

Qu’est ce que la nutrition ?

Answer 2

Analyse des besoins élémentaires, énergétiques et spécifiques nécessaires au fonctionnement et à la croissance de la bactérie, ainsi que des facteurs physico-chimiques susceptibles de les influencer.

Question 3

Qu’est ce que le métabolisme biochimique ?

Answer 3

Ensemble des transformations chimiques (anabolisme ou biosynthèse et catabolisme ou dégradation) qui assurent l’élaboration des constituants bactériens et leur fonctionnement.

Question 4

Qu’est-ce que la fission binaire ?

Answer 4

C’est le mode de reproduction des bactéries “classiques”. C’est une division cellulaire binaire selon un plan médian. Elle se fait en 3 phases : I = synthèse protéique préparatoire, C = réplication ADN chromosomique et ségrégation des copies, D = septation (division cellulaire à proprement dite)
I est variable selon le milieu mais C et D sont fixes. Les périodes I et C de 2 cycles successifs peuvent se chevaucher, les périodes D jamais

Question 5

Comment se passe la fission binaire ? /!\

Answer 5

Préparation à la division : élargissement de la paroi, de la membrane cytoplasmique, du volume et début de la réplication de l’ADN.
Le septum se forme, les chromosomes migrent aux deux pôles opposés, les autres composants cytoplasmiques sont répartis équitablement. Puis, le septum est formé au centre de la cellule.
Les 2 cellules filles sont individualisées. Certaines espèces se détachent, d’autres restent attachées et forment des chaînettes ou d’autres arrangements.
Ce cycle se passe de quelques minutes à plusieurs heures, cela varie selon l’espèce et la richesse du milieu

Question 6

Qu’est-ce que les exospores ?

Answer 6

Les exospores sont produites par septation et fragmentation des filaments bactériens (caractéristique des Streptomyces). Les exospores sont biologiquement peu actives mais ne sont pas en dormance et font preuve d’une bonne résistance à la dessiccation et à la chaleur sèche.

Question 7

Comment se passe la croissance limitée en milieu liquide ? /!\

Answer 7

Il y a 4 phases :
1. La latence : le métabolisme est actif, il y a acquisition de constituants essentiels avec la division
2. Exponentielle : fission binaire puis arrêt par diminution des nutriments et augmentation des métabolites toxiques
3. Stationnaire : La faible croissance et division bactérienne est compensée par la mort d’autres bactéries
4 : Déclin : les vielles cellules meurent, suivie des plus jeunes, exponentiellement.
Entre la phase exponentielle et stationnaire, il peut y avoir une phase de diauxie qui est le temps d’adaptation à un nouveau substrat lors du passage de l’in vivo à l’in vitro, c’est donc une partie de la période d’incubation

Question 8

Comment se passe la croissance limitée en milieu solide ?

Answer 8

Il y a formation d’une colonie en 3 phases :

1. Une cellule bactérienne (ou un petit nombre) est mise en contact avec le milieu solide
2. Croissance exponentielle en couche monocellulaire
3. Croissance linéaire selon la 3ème dimension à partir du centre

Question 9

Qu’est-ce qu’une colonie bactérienne ?

Answer 9

C’est une entité morphologique multicellulaire particulière dont l’aspect général dépend : de la famille, genre, espèce de la souche = facteurs génétiques ou du milieu de croissance, atmosphère, T°, temps de croissance = facteurs phénotypiques

Question 10

Quelle est la composition d’une bactérie ?

Answer 10

De l’eau : 75-80% du poids total

De la matière sèche : protéines, ARNr, ARNt, ARNm, lipides, …

Question 11

Qu’est ce qu’un type trophique et de quoi dépend t’il ? /!\

Answer 11

Une type trophique est la manière dont un organisme vivant constitue sa propre matière organique et produit l’énergie dont il a besoin. C’est le métabolisme d’un organisme.
Il dépend de la nature de la source de carbone : autotrophie (CO2, CO3 2-) ou hétérotrophie (acquisition de toute la matière organique nécessaire par réduction de matière minérale), de la nature organique ou inorganique du donneur d’électrons : organotrophie ou litotrophie (réduction de la source de carbone en molécules organiques), et de la nature de la source d’énergie emmagasinée dans les molécules organiques synthétisées (phototrophie ou chimiotrophie), ou consommée par les cellules pour leur fonctionnement.

Question 12

Qu’est ce qu’un chimioorganotrophe ? /!\

Answer 12

C’est une bactérie puisant son énergie à partir de composés organiques. Soit la grande majorité des bactéries d’intérêt médical

Question 13

Quels sont les éléments nécessaires à la bactérie ? /!\

Answer 13

Eau : élément majeur. Quelques formes dormantes (endospores bactériennes) peuvent se maintenir pour de longues périodes sans eau libre, mais elles ne croissent pas et n’ont aucun métabolisme.
Carbone : un des éléments les plus abondants de la bactérie : il doit être fourni en quantité suffisante. Le plus simple : le CO2.
Azote : substances azotées entrent dans la composition des protéines bactériennes
Phosphore : entre dans la composition des acides nucléiques, de nombreux coenzymes et de l’ATP. Il permet la récupération, l’accumulation et la distribution de l’énergie dans la cellule.
Soufre : il entre dans la composition des acides aminés, des protéines
L’O2 et l’H2 : sont apportés par l’eau et l’air atmosphérique, doivent être en quantités suffisantes
Eléments minéraux : certains interviennent dans l’équilibre physico-chimique de la cellule (Na, K, Mg et Cl) et d’autres constituent les enzymes ou coenzymes (Fer des cytochromes)
Oligoéléments : à l’état de traces, souvent apportés par l’eau

Question 14

Quels sont les besoins spécifiques de la bactérie ?

Answer 14

Métabolites essentiels que la bactérie n’est pas en mesure de synthétiser par défaut enzymatique et qu’il faut donc lui fournir pour permettre son développement. On les appelle Facteurs de croissance.
Certaines bactéries peuvent synthétiser toutes les molécules dont elles ont besoin à partir de minéraux de base, mais d’autres ont besoin de molécules organiques pré-synthétisées telles des vitamines, des acides aminés, des acides nucléiques et des glucides.
Prototrophes : ne nécessitent pas de facteur de croissance
Auxotrophes : nécessitent des facteurs de croissances

Question 15

Quels sont les facteurs physiques qui interviennent pour que l’environnement de la bactérie soit optimal ?

Answer 15

La température, le pH, l’oxygène et la pression osmotique

Question 16

Comment nomme-t-on les bactéries selon leurs températures de survie ? /!\

Answer 16

Psychrophiles : -5 à 20°C
Psychrotolérants : -3 à 35°C
Mésophiles : 15 à 45°C
Thermophiles : 42 à 80°C
Hyperthermophiles : 67 à 105°C

Question 17

Quel est le pH optimal de certaines bactéries ?

Answer 17

Pour les acidophiles : 0 à 5,5
Pour les neutrophiles : 5,5 à 8
Pour les basophiles : 8 à 11,5

Question 18

Comment nomme-t-on la bactérie en fonction de ses besoins en oxygène ? /!\

Answer 18

Les bactéries aérobies strictes : besoin d’oxygène
Les bactéries microaérophiles : nécessite une pression partielle d’oxygène inférieure à celle de l’air (anneau dans le tube)
Les bactéries aéro-anaérobies facultatives se développent avec ou sans air.
Les bactéries anaérobies aérotolérantes tolèrent l’oxygène
Les bactéries anaérobies strictes : absence totale (ou presque) d’oxygène

Question 19

Qu’est ce que l’anabolisme et le catabolisme ?

Answer 19

L’anabolisme = ensemble des réactions chimiques de synthèse de molécules intervenant dans la structure et le fonctionnement bactérien. Consommation d’énergie.
Le catabolisme = ensemble des réactions chimiques de dégradation de molécules (conversion des aliments en molécules organiques simples ou métabolites intermédiaires). Production d’énergie.
Métabolisme = réactions chimiques catalysées par des enzymes spécifiques = anabolisme et catabolisme.
Les deux types de métabolismes sont la fermentation et la respiration

Question 20

Les bactéries chimiotrophes, pour obtenir l’énergie nécessaire à leur croissance, peuvent utiliser 2 métabolismes différents pour dégrader le substrat, lesquels sont-ils ? /!\

Answer 20

Le métabolisme oxydatif, où les électrons libérés par l’oxydation (respiration) du substrat, sont pris en charge par une chaîne transporteuse d’électrons (libératrice d’énergie) avant d’être fixés sur un accepteur final minéral. Si cet accepteur final est l’oxygène, on parle de respiration aérobie (cytochrome) tandis que si il s’agit d’un ion minéral ( NO3-, NO2-, SO42-), la respiration est qualifiée d’anaérobie.
Le métabolisme fermentatif où il n’existe pas de chaîne de transporteurs et où les électrons sont directement fixés sur un accepteur final organique.

Question 21

Qu’est ce que la respiration ?

Answer 21

La respiration est l’ensemble des réactions biochimiques d’oxydation procurant à l’organisme l’énergie nécessaire à ses biosynthèses essentiellement grâce à des phosphorylations oxydatives membranaires.
On distingue deux types de réactions en fonction de la nature chimique de l’accepteur final d’H2 :
- accepteur = O2 → respiration aérobie
- accepteur ≠ O2 → respiration anaérobie : l’accepteur peut être minéral ou organique

Question 22

Quelle est la différence essentielle entre respiration et fermentation ?

Answer 22

La respiration induit un gain d’énergie 10x plus important que la fermentation

Question 23

Quelles sont les différents types de bactéries anabolisantes ?

Answer 23

Certaines bactéries peuvent synthétiser la totalité de leurs constituants cellulaires à partir de composés organiques simples (sucres, acides organiques) : ce sont des bactéries PROTOTROPHES. D’autres doivent trouver, dans le milieu, certains de leurs constituants cellulaires qu’elles ne peuvent synthétiser elles-mêmes : ce sont les bactéries AUXOTROPHES.