Chapitre 6 Physiologie des bactéries Flashcards
Nutrition des bactéries
Quelles sont les conditions pour la culture des bactéries ?
Un apport nutritif
Un apport/une source energétique
Nutrition des bactéries
Quels sont les besoins nutritifs des bactéries ?
o Des ions minéraux ;
o Une source d’azote
o Une source de Carbone.
o Certaines bactéries utilisent le Carbone organique des glucides, ce sont des bactéries hétérotrophes.
o D’autres bactéries utilisent le Carbone inorganique du CO₂ ou du bicarbonate, ce sont des bactéries autotrophes.
Nutrition des bactéries
En dehors des besoins ordinaires de croissance, certaines bactéries exigent des facteurs de croissance spécifiques, qu’elles ne peuvent pas produire.
Comment se nomment ces bactéries ?
Que faut il pour permettre leur culture ?
Donner des exemples
Ces bactéries sont dites auxotrophes.
Ces facteurs doivent mis dans le milieu de culture.
Ex : Haemophilus influenzae est auxotrophe pour le NAD⁺ (elle a besoin du NAD+)
Nutrition des bactéries
Comment sont appelé les bactéries qui n’exigent pas de facteurs de croissance spécifique ?
Un petit exemple a donner ?
Bactéries prototrophes
Ex : E. coli est une bactérie prototrophe
Nutrition des bactéries
Comment son nomme les bactéries qui utilisent l’énergie du soleil ?
Les bactéries qui utilisent l’énergie du soleil sont des phototrophes
Nutrition des bactéries
Quels sont les différents types de bactéries phototrophes ? Quelle est leur similitude ?
o Certaines de ces bactéries oxydent les composés minéraux, ce sont des photo-lithotrophes.
o D’autres bactéries oxydent les composés organiques, ce sont des photo-organotrophes.
–> Toutes ces bactéries vivent dans l’environnement.
Nutrition des bactéries
Comment se nomment les bactéries utilisant l’énergie issue de la transformation des substances chimiques ?
Les bactéries chimiotrophes
Nutrition des bactéries
Quels sont les différents types de bactéries chimiotrophes ?
o Des chimio-lithothrophes, qui tirent leur énergie par l’oxydation des substances minérales.
o Des chimio-organotrophes, qui tirent leur énergie par l’oxydation des substances organiques.
–> Les bactéries commensales et pathogènes sont des chimio-organotrophes.
Nutrition des bactéries
Quelles sont les conditions physicochimiques des bactéries ?
L’Hydratation
Le PH
La température
La pression d’oxygène
Nutrition des bactéries
Comment doit être l’hydratation des bactéries ?
Comment se mesure t elle ? Quelle est la valeur optimale ?
Pour que les bactéries poussent, il faut la disponibilité d’eau. Cette disponibilité est appréciée par l’aw (water activity).
Lorsque l’hydratation du milieu est convenable, l’aw est égale à 1. Si aw devient inférieur à 1, le milieu est moins hydraté, La croissance des bactéries diminue.
Plus l’AW tend vers 0 moins y’a d’eau. Donc les bactéries ne peuvent pas pousser.
Nutrition des bactéries
Comment agit le sel sur l’AW ?
Le sel (NaCl) abaisse l’aw, il crée un milieu défavorable pour la croissance des bactéries.
Nutrition des bactéries ?
Quel PH préfère les bactéries :
En général ?
Acidophiles ?
Alcalinophiles ?
La majorité des bactéries préfèrent des pH neutres (bactéries neutrophiles) compris entre 6,7 et 7. ou légèrement alcalin (7,5). Mais, il y a des bactéries acidophiles, qui aiment les pH < 6
Ex : Lactobacillus et Helicobacter pylori
Lactobacillus est une bactérie du vagin et on l’utilise dans les yaourts.
Et des bactéries alcalinophiles pH >8.
Ex : Vibrio cholerae
Nutrition des bactéries
La température est un critère important dans la croissance des bactéries,
Quels sont les catégories de bactéries en fonction des températures optimales ?
o Des bactéries cryophiles, poussent entre 0°C et 4°C
o Des bactéries psychrophiles, poussent entre 5 et 19 °C
o Des bactéries mésophiles, poussent entre 20 °C et 40°C
o Des bactéries thermophiles, poussent à des températures supérieures à 40°C.
o Les bactéries pathogènes de l’homme sont majoritairement des mésophiles qui poussent entre 30°C et 40°C.
o Listéria monocytogenes (agent de la listériose) pousse entre 0 et 40 °C.
Nutrition des bactéries
Quel action a l’oxygène sur les système vivants ?
Qu’est ce que possèdent les bactéries utilisant de l’oxygène ?
L’oxygène est un élément toxique pour les systèmes vivants. Ceux qui utilisent l’oxygène possèdent un système de détoxification constitué par la superoxyde dismutase (SOD) et la catalase, qui élimine les radicaux libres.
Nutrition des bactéries
Quelles bactéries peut on distinguer en fonction de la pression d’oxygène ?
Parmi les genres bactériens, on distingue :
o Des bactéries aérobies strictes, ce sont des bactéries qui poussent exclusivement en présence d’oxygène.
o Des bactéries microaérophiles, ce sont des bactéries qui se multiplient en présence d’une faible pression d’oxygène.
o Des bactéries aéro-anaérobies (aérotolérantes), qui se multiplient en l’absence ou en présence de l’oxygène.
o Des bactéries anaérobies, qui se multiplient en l’absence de l’oxygène
Nutrition des bactéries
Quels sont les différents milieux de cultures ?
Les décrire
Des milieux de culture liquide
o Lorsqu’un milieu liquide est stérile, le milieu est limpide.
o Après multiplication des bactéries, le milieu se trouble.
Des milieux solides à base de gélose nutritive.
o La gélose est constituée d’un glucide non dégradé par les bactéries : l’agar – agar.
o Cette gélose est coulée dans les boîtes de pétri
Nutrition des bactéries
Quels sont les différents milieux solides ? (dans la culture de bactéries)
o La gélose ordinaire ou gélose simple
o Des milieux enrichis tels que La gélose au sang cuit ou gélose chocolat, et la gélose au sang frais.
o Des milieux spéciaux qui permettent l’isolement des bactéries spécifiques tels que le milieu de Lowestein – Jensen pour isoler des mycobactéries et le milieu SS (Shigella, Salmonella).
Nutrition des bactéries
En culture solide, les bactéries se multiplient pour donner des colonies visibles.
Combien chaques colonies contient de bactéries ? De quoi est elle issue ?
Chaque colonie contient 1000 à 10^6 bactéries. Une colonie est issue de la division dans la descendance d’une bactérie.
Nutrition des bactéries
Que donnent certaines bactéries cultivées sur gélose au sang ?
Hémolyse qui peut être alpha ou bêta.
Ex Streptococcus bêta hémolytique ou groupe A
Hémolyse = détruit les Globules rouges
Hémolyse alpha = hémolyse qui n’est pas totale
Hémolyse beta = hémolyse qui est totale autour de la bactérie tout les GR sont détruits
Croissance bactérienne
Comment mesure on la croissance bactérienne ?
La croissance des bactéries est l’accroissement de la masse des bactéries ou de la population bactérienne par scissiparité.
Croissance bactérienne
Quel est le temps de génération des bactéries ?
C’est le temps nécessaire pour qu’une bactérie se divise. Ce temps de génération est déterminé lorsque les bactéries se multiplient à des intervalles de temps constants.
Soit un nombre N₀ au temps T₀, après une première génération, on a un nombre de bactérie égal à 2N₀. Après deux générations, on 4 N₀ bactéries. Après un nombre de génération, on a 2^n N₀ bactéries.
Si de t₀ à tn, il y a n générations, le temps de génération est : Tg = tn/n
Si à t₀ on a N₀ bactéries , à tn on aura N bactéries : N = 2^n N₀
Croissance bactérienne
Qu’est ce que le taux de croissance (µ)
C’est le nombre de division par unité de temps.
µ est exprimé en (1/h).
µ = n / tn avec n : nombre de génération entre t₀ et tn.
Si on considère une période entre t₀ = O et tn = t, on peut écrire : n = µt, donc N = 2^n N₀ devient N = 2^µt. N₀
Croissance bactérienne
Qu’est ce que la vitesse de croissance ?
C’est l’augmentation de la population bactérienne par unité de temps.
V = dN / dt ou dx /dt.
Connaissant le taux de croissance (µ), on peut écrire : dx/dt = µx dx/x = µdt
L’intégration de dx/x donne : Ln x = µt + constante.
Lnx = µt + Lnx₀
Entre t= 0 et t, le taux de croissance (µ) est : (Lnx - Lnx₀)/t
Croissance bactérienne
Croissance bactérienne
Comment mesure t on la croissance des bactéries ?
On peut estimer la croissance bactérienne par des méthodes énumératives et des méthodes quantitatives.
Croissance bactérienne
Croissance bactérienne
Quelles sont les méthodes énumératives
o Numération des bactéries totales au microscope en utilisant la cellule de Malassez.
o Numération des viables après culture.
o On prend une suspension bactérienne, et on fait des dilutions : 10^-1 , 10^-2 ,10^-3.
o On étale 0,1 ml d’une chaque dilution dans dès les boîtes de Petri.
o Après incubation, on compte le nombre d’unités formant colonie (UFC).
o Le nombre de bactérie dans la suspension = nombre de CFU x 1/V x 1/d
o Si on pose : Nbre de CFU = 30, V = 0,1 et d= 10^-3
o Nombre de bactéries par ml = 30 x 10 x 10^3 = 3. 10^5 bactéries
Croissance bactérienne
Quelles sont les méthodes quantitatives ?
o La mesure de la masse bactérienne exprimée en poids sec
o Dosage de l’azote
o Mesure de la variation de pH
o Mesure de la consommation d’oxygène (respirométrie)
o Mesure de la densité optique.
Croissance bactérienne
Qu’est ce que l’étude de la croissance en Batch ?
Il s’agit d’une étude dans un milieu non renouvelé. On ensemence un bouillon nutritif avec des bactéries provenant d’une culture sur gélose. On met au départ une population bactérienne, x₀ = 10^7 bactéries. On suite la croissance des bactéries, et on représente la variation de la population en fonction du temps. On obtient une courbe qui donne la cinétique de croissance bactérienne.
Croissance bactérienne
Quelles sont les phases de caractérisée par la valeur du taux de croissance ?
La phase a : c’est la période de latence/d’adaptation.
La phase b ou période d’accélération de croissance
La phase c ou période exponentielle
La phase d ou période de ralentissement
La phase e ou période stationnaire
Phase f ou période de déclin.
Croissance bactérienne
Décrire la phase a : période de latence/adaptation
Dès qu’on met des bactéries en culture, elles doivent d’abord s’adapter aux conditions de culture, en synthétisant les enzymes nécessaires pour faire les synthèses. Cette phase dépend de la nature de la bactérie, du milieu de culture et de l’âge des bactéries. Au cours de cette phase la vitesse de croissance est nulle, car le taux de croissance µ est égal à zéro.
Croissance bactérienne
Décrire la phase b ou période d’accélération de croissance
Les bactéries commencent à se diviser, le taux de croissance µ devient supérieur à > 0 (µ>0).
Croissance bactérienne
Décrire la phase c ou période exponentielle
Le taux de croissance (µ) atteint la valeur maximale et va rester constant.
C’est la phase physiologique de la croissance ou période d’équilibre.
Durant cette phase, les bactéries se divisent à des intervalles de temps constants, la masse des bactéries (nombre des bactéries) évoluent de façon exponentielle.
Croissance bactérienne
Décrire la phase d ou période de ralentissement
A cette phase le taux de croissance diminue progressivement, pour atteindre la valeur nulle (zéro) à la fin de la période.
Ce ralentissement s’explique :
o Par l’épuisement du substrat
o Par l’apparition des substances toxiques qui contrarient la croissance des bactéries.
Croissance bactérienne
Décrire la phase e ou période stationnaire
Elle correspond à la valeur maximale de la biomasse bactérienne produite. Le taux de croissance µ est égal à zéro.
On peut déterminer la masse des bactéries synthétisées (Ms).
Ms = masse des bactéries à la phase e – masse des bactéries au départ.
On peut aussi calculer le rendement de la croissance (Rdt).
Rdt = Ms / quantité de substrat utilisé
Ex : On a produit une biomasse de 10 mg pour 50 mg de glucose utilisé. Quel est le rendement ?
Rdt = 10/50 = 0,2 20%.
Cela signifie que sur 100% de glucose utilisé, 20% ont servi pour la croissance et 80% pour la production d’énergie.
Croissance bactérienne
Décrire la phase f ou période de déclin.
Le taux de croissance µ est inférieur à zéro. On observe la mort des bactéries.
Quelquefois, on peut observer une nouvelle croissance, c’est le phénomène de croissance cryptique.
Croissance bactérienne
Que permet la croissance en milieu continu ou ouvert ?
Le système ouvert permet un apport continu de nutriments et l’élimination des déchets.
Croissance bactérienne
Quel est le but de la croissance en milieu continu ou ouvert ?
Le but est de maintenir la population bactérienne en phase exponentielle de croissance de façon durable, car en batch, cette phase est limitée par les nutriments.
Croissance bactérienne
Pour quel type de bactérie la croissance en milieu continu ou ouvert est elle indispensable ?
La croissance en milieu ouvert est indispensable pour avoir des bactéries de même âge, utilisées pour les besoins suivants :
o Préparation des vaccins
o Préparation des vitamines
o Préparation des toxines et anatoxines
Croissance bactérienne
Dans ce système continu, on apporte le milieu liquide avec un débit F en mL/h, dans un volume V de réacteur. Le taux de dilution (D) est égal à F/V.
Chaque qu’on apporte le milieu neuf, on soutire le milieu usagé avec le même débit F.
Soit X la biomasse au début. La vitesse de croissance des bactéries dans le fermenteur sera la résultante de la production de biomasse et la biomasse perdue lors du soutirage
Biomasse produite = µ.X et biomasse perdue = D.X
Vitesse de croissance = µX – D.X
Que se passe t il :
Si µ > D
Si µ <D
Si µ = D
Si µ > D, on risque d’avoir trop de bactéries. Pour faire une culture dans ces conditions, le milieu de croissance doit contenir un facteur limitant. C’est le principe de fonctionnement des chémostats.
Si µ <D, on risque un lessivage. Après un temps, on ne trouvera que le milieu dans le réacteur. Les bactéries seront soutirées. Pour travailler dans ces conditions, on doit utiliser de la biomasse fixée.
Si µ = D, la population est équilibrée. C’est le principe des turbidostats.
Croissance bactérienne
Croissance bactérienne
Qu’est ce que la croissance diauxique ?
Le phénomène de Diauxie a été découvert par Monod. Pour la culture des bactéries, on utilise de sucres de catégories différentes, A et B.
Croissance bactérienne
Décrire les sucres de catégories A ?
Donner un exemple.
Les sucres de catégorie A ne donnent pas de diauxie avec le glucose.
Ex : Le mannitol
Croissance bactérienne
Décrire les sucres de catégories B ?
Donner un exemple.
Les sucres de catégorie B donnent une diauxie avec le glucose.
Ex : Arabinose, xylose, maltose, lactose
Croissance bactérienne
Par quoi explique ton la différence entre les sucres de catégorie A ne donnent pas de diauxie avec le glucose et les sucres de catégorie B donnent une diauxie avec le glucose ?
Cela s’explique par le fait que le métabolisme du sucre A est faite par des enzymes constitutives bactériennes. Par contre, pour utiliser un sucre B, les bactéries doivent produire des nouvelles enzymes dites inductives.
Le sucre de catégorie A exercé une répression catabolique sur l’utilisation du sucre B.
Tant que le sucre A n’est pas épuisé, le sucre B ne peut pas être utilisé car les enzymes nécessaires pour son métabolisme, ne sont pas synthétisées.
