Cours 3 : Nutrition et croissance des microorganismes Flashcards
Qu’est-ce que la croissance des microorganismes?
Définition : La croissance est définie par un accroissement du nombre
de cellules ou de la masse cellulaire totale
Qu’est-ce que la fission binaire (scissiparité)?
division cellulaire de cellules bactérienne.
Quelles sont les 4 phases de croissance en système fermé?
- latence,
- exponentielle,
- stationnaire et
- de mortalité
Qu’est-ce que la phase de latence et en quoi varie-t-elle?
- Phase d’adaptation dans laquelle il n’y a aucune division cellulaire
- La durée de la phase de latence varie en fonction:
- de l’âge des bactéries
- de l’origine (composition, température du milieu)
Qu’est-ce que la phase exponentielle?
-Accélération de la croissance des bactéries ainsi que de la division
cellulaire
- Les microorganismes se développent et se divisent à la vitessemaximale
- La population est uniforme (propriétés chimiques et physiologiques)
- La phase de croissance exponentielle est de courte durée…
- Relation entre la concentration des nutriments et la croissance
Qu’est-ce que la phase stationnaire?
- Le nombre total de microorganismes viables reste constant(Équilibre
entre division et mort cellulaire) (109 cellules/ml)
Quelles sont les causes de la phase stationnaire?
Causes: -Limitation des nutriments
-Accumulation de déchets toxiques, acidité
Qu’est-ce que la phase de mortalité?
-Arrêt de la division cellulaire
-Le nombre de bactéries viables ou cultivables diminue de façon constante
en fonction du temps
Quelles sont les causes de la phase de mortalité?
- Dommages irréparables conduisant à une perte de viabilité
- Réponse génétique déclenchée (Mort cellulaire programmée)
- Formation de cellules viables non cultivables (VNC) (dormance)
Quelles sont les deux méthodes directes pour la mesure de la croissance de microorganisme?
Décompte total (cytométrie en flux, compteur de cellules Coulter)
ou décompte des unités viables (filtre de cellulose)
Quelles sont les avantages/inconvénient du décompte total?
Avantages: - facile à utiliser, rapide et peu coûteux
- informations sur la taille/morphologie des microorganismes
Inconvénients: - densité microbienne élevée (petit volume)
- décompte des cellules mortes et vivantes
Quels sont les avantages/inconvénients du décompte d’unités viables?
Avantages: - les colonies proviennent seulement des cellules vivantes capables de se reproduire Inconvénients: -Amas de cellules = 1 colonie, on ne peut compter les VNC
Quelles sont les méthodes indirectes?
Mesure de l’activité (consommation de substrats ou excrétion)
Mesure de la masse cellulaire (poids sec, turbidité)
Quelle est l’expression mathématique du temps de génération?
g = t/n
-Intervalle de temps entre deux divisions cellulaires
successives
Quelle est l’expression mathématique du taux de croissance?
- Nombre de générations par unité de temps (inverse du temps de
génération)
k = n/t
Quelle est l’expression mathématique du nombre de générations?
n= (LogNt – LogNo)/log2
Nt: nombre de cellule au temps t
No: nombre initial de cellule de la population
Qu’est-ce que la culture continue, 4 caractéristiques?
• Apport de nutriments • Élimination des déchets • La phase de croissance exponentielle est maintenue sur une longue période • Concentration constante de la biomasse
quels sont les deux types de culture continue?
: Chémostat et turbidostat
Qu’est-ce qu’un chémostat?
: Apport constant de nutriments à la
même
vitesse que le milieu est éliminé
Qu’est-ce qu’un turbidostat?
vitesse de dilution déterminée par la
densité
Qu’est-ce qu’un milieu de culture?
Préparations utilisées pour réaliser la croissance, le transport ou la
conservation des microorganismes
Quels sont les deux milieux de cultures?
1) Liquides: bouillons de culture (produisent une suspension microbienne)
2) Solides:
- Même composition que les bouillons, sauf qu’on ajoute de l’agar à1-2%
(produisent des colonies microbiennes)
Agar: Polysaccharide extrait d’une algue rouge et utilisé comme agent
gélifiant (non métabolisé par les microorganismes)
Quels sont les deux types de milieux de culture selon la composition?
1) Synthétiques ou définis: composition chimique entièrement connue- -Milieux pauvres 2) Empiriques ou complexes: composition chimique indéterminée
Quels sont les types de milieux de culture selon l’usage?
Milieux de base ou de propagation
Milieux sélectifs
Milieux différentiels
Qu’est-ce qu’un nutriment?
Substances utilisées pour la biosynthèse et la
conversion de l’énergie, et donc requises pour la
croissance microbienne
Quels sont les 10 élements nécessaires en grande quantité pour la synthèse des macromolécules?
-C : nécessité d’une source de carbone
-H et O (hydrogène et oxygène)
H2O (eau: indispensable)
pH (sensible à la concentration en H+)
O2 (indispensable à toxique)
-Facteurs de croissance (acides aminés, vitamines et bases
azotées)
- Ca
- Fe
- Mg
Qu’est-ce que Tous les êtres vivants ont besoin pour
subsister?
Source de carbone (Unité structurale de base de toutes molécules organiques)
•Autotrophes: CO2 seul ou principale source
•Hétérotrophes: Molécules organiques préformées (Ex. glucides,
lipides…)
- Source d’énergie
•Phototrophes: Lumière
•Chimiotrophes: Oxydation des composés organiques (Ex.
glucose) et
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inorganiques (Ex. H2S, NH +
,Fe2+,…) 4
- Source d’électrons (H/e-)
•Lithotrophes: Molécules inorganiques réduites (H2S, NH +,
Fe2+,…) 4
•Organotrophes: Molécules organiques réduites (Ex.
glucose)
Pourquoi le carbone est-il dans les exigence nutritionnel?
: Unité structurale de base de toutes molécules organiques
Comment les autotrophes trouvent-ils leur carbone
Source de carbone inorganique pour les autotrophes
-‐Les chimioautotrophes et les photoautotrophes peuvent utiliser le CO2 comme
seule source de carbone pour la biosynthèse de leurs macromolécules
Comment les hétérotrophe trouvent-ils leur carbone?
Source de carbone organique pour les hétérotrophes
-‐Substances hydrocarburées (glucides, protides, lipides, hydrocarbures,
acides organiques, polyalcools,…)
Qu’est-ce qui constitue une substance non-biodégradable?
‐Lorsqu’aucun chimiohétérotrophe ne peut dégrader une substance, cette
dernière est considérée NON-‐BIODÉGRADABLE
Pourquoi l’azote est-il dans les exigence nutritionnel?
Synthèse des acides aminées (protéines), bases azotées (purines,
pyrimidines), certains glucides/lipides, cofacteurs enzymatiques,…
Quelles sont les formes inorganiques d’azote pour certains microorganismes?
Azote atmosphérique(N2): Fixation de l’azote atmosphérique (besoin de nitrogénases)
certaines bactéries seulement (Ex: Rhizobium,Azotobacter)
- Ammoniaque(NH3): Oxydation de l’ammoniaque en nitrites (nitrosation)
Ex: Nitrosomas
- Nitrites (NO2): Oxydation des nitrites en nitrates (NO3) (nitration)
Ex: Nitrobacter
(Nitrification = nitrosation + nitration)
- Sels d’ammonium (NH4
+): Plusieurs espèces Ex: E. coli, Pseudomonas aeruginosa
Quelle forme organique d’azote est utilisée par un grand nombre de microorganisme?
- Composés azotés tels les acides aminées, les bases azotés, phospholipides,…
Pourquoi le phosphore est-il dans les exigence nutritionnel?
: Élément essentiel des acides nucléiques,
phospholipides, de nombreux coenzymes et de l’ATP
De quelle manière est absorbée le phosphore?
-Absorbé sous forme inorganique (PO4
2-)
Pourquoi le soufre est-il dans les exigence nutritionnel?
: Élément essentiel de certains acides aminés (cystéine,
méthionine)
Sous quelle forme le soufre se trouve-t-il?
-Principalement absorbé sous forme de sulfate (SO4 2)-
ou de composés soufrés organiques (cystéine)
En quoi les ions inorganiques s (Na+, K+, Mg2+, Fe2+, Ca2+, Co2+, Cu2+, Mn2+, Zn2+)sont-ils essentiels?
Essentiels pour l’équilibre physicochimique de la cellule (constituants
des enzymes et des coenzymes, constituants des structures cellulaires,
cofacteurs enzymatiques
Qu’est-ce qu’un facteur de croissance?
Composés organiques essentiels à la
croissance que la bactérie ne peut synthétiser elle-même (doivent être
préformés)
Quels sont les trois types de facteur de croissance?
1) acides aminés
2) vitamines
3) bases azotées (purines/pyrimidines)
Qu’est-ce qu’un organisme prototrophe?
A) Prototrophe: microorganisme de type sauvage du point de vue
nutritionnel; autonome, pouvant croître sur un milieu minimal
Qu’est-ce qu’un organisme auxotrophe?
- Perte de capacité à synthétiser certains métabolites essentiels
(comparé au
type sauvage) - Incapable de croître sur un milieu minimal (il faut l’enrichir avec la
substance)
Pourquoi l’eau est considérée comme une exigence nutritionnelle?
: - Principal constituant cellulaire des microorganismes
- Indispensable comme solvant et dans les réactions biochimiques
Quels sont les états de l’eau? Qu’est-ce qui les défini?
Eau liée: liée aux macromolécules, ions ou toute surface hydrophile
Eau libre: suffisamment éloignée d’une surface et libre de ses
mouvements, propriétés physico-chimiques normales
Quelle état d’eau est seulement disponible pour les microorganismes?
*Seule l’eau libre du milieu est disponible pour les microorganismes
Qu’est-ce que l’activité de l’eau libre?
indice de la disponibilité de l’eau pour les microorganismes
Qu’est-ce que la formule de l’activité de l’eau libre?
Aw (Activity of water): Pression partielle de vapeur d’eau d’une solution/Pression partielle de vapeur de l’eau pure
Pourquoi l’oxygène est-il une exigence nutritionnelle?
- Accepteur final d’électrons dans la chaîne respiratoire des organismes
AÉROBIQUES - Toxique pour les bactériesANAÉROBIQUES
Quelle est l’exigence en O2 des procaryotes?
: L’oxygène est soit nécessaire, toléré ou toxique
Quelle est l’exigence en O2 pour les eucaryotes?
L’oxygène est presque toujours essentiel
Certaines levures peuvent croître en absence d’oxygène (fermentation)
Quels sont les 5 groupes de bactéries selon leur réponse à l’égard de l’oxygène?
Aérobie stricts anaérobies strictes Microaérophiles aérobie facultative anaérobie aérotolérante
Pourquoi l’oxygène est-il vital pour la grande majorité des organismes vivants, mais potentiellement toxique?
car la réduction de l’oxygène (gain
d’électrons) produit une série de radicaux libres.
Quels sont les radicaux libres?
(anion superoxyde)
en eau et en oxygène
2 H2O2 = 2 H2O + O2
O2
-. + e- + 2H+ = H2O2 (peroxyde d’hydrogène)
H2O2 + e- + H+ = H2O + OH. (radical hydroxyle)
OH. + e- + H+ = H2O (eau)
Quelles sont les 2 enzymes qui accélère le processus de réduction?
Le processus de réduction est accéléré grâce à 2 enzymes:
1) Superoxyde dismutase (SOD) : Dismutation
2 O - + 2 H+ =
2 H2O2 +O2
2) Catalase : transforme le peroxyde en eau et en oxygène
2 H2O2 = 2 H2O + O2
Quels sont les trois moyens de faire croître des bactéries anaérobiques?
1) Bouillon au thioglycolate
2) Système ‘GasPak
3) Chambre de travail anaérobie
Comment fonctionne le bouillon au thioglycolate?
Le bouillon est un milieu semi-solide qui possède une zone oxique, zone anoxique, ce qui permet de distinguer le type de bactéries selon leurs hauteur sur le tube.
Comment fonctionne le gaspak?
Boîte étanche qui élimine l’oxygène en le cokmbinant à l’hydrogène pour faire de l,eau. Catalyser par palladium.
Quels sont les Facteurs physiques influençant la
croissance des microorganismes
1) La température
2) L’acidité (pH)
3) La pression osmotique
Qu’est-ce que la température affecte sur la croissance?
Elle affecte directement les réactions enzymatiques (métabolisme)
des microorganismes
Quels sont les classes de microorganismes pour la température?
psychrophile < 10°C psychrotrophe 20 -‐30 °C mésophile 20 -‐45 °C thermophile 55 -‐65 °C hyperthermophile 80 -‐133
Qu’affecte l’acidité sur la croissance des microorganisme?
L’activité enzymatique des microorganismes est directement influencée par le pH.
En milieu acide ou en milieu alcalin, les enzymes sont normalement inactivées.
Quels sont les Type de microorganismes selon le pH optimal?
1) Acidophiles : pH 0-5.5
2) Neutrophiles : pH 5.5-8.0
3) Alcalophiles : pH 8.5-11,5
Qu’est-ce que la pression osmotique: les solutés et l’activité de l’eau, affecte lors de la croissance?
La présence d’une membrane plasmique à perméabilité sélective fait en sorte que les
microorganismes sont affectés par des modifications de la concentration en solutés
(concentration osmotique) de leur milieu
quels sont les Types de microorganismes selon leur réponse à la pression
osmotique?
1)
2)
3)
Osmotolérants: tolèrent une pression osmotique élevée
Ex: - Champignons (sucre: confitures)
- Staphylococcus (tolère de 5-20% NaCl)
Osmophiles: nécessitent une pression osmotique élevée pour croître
(milieux hypertoniques)
Halophiles: nécessitent une concentration en NaCl > 0.2M
Ex: - Pseudomonas, Vibrio vulnificus (3.5% NaCl)
- Halobacterium, Vibrio costicolus (20-30% NaCl)
(bactéries des saumures)
Quelles sont les limitations de la turbimétrie?
Si trop haut degré d’absorbance, culture trop dense, on perd de la précision (en dépassant à peu près 0,4 unité d’absorbance)
Que signifie UFC?
Unité Formant des Colonies
Que signifie VNC?
Cellules Viables Non Cultivables
Qu’est-ce que la méthode des filtres de cellulose?
L’échantillon est passé sur un filtre de cellulose dont la porosité retient les micro-organismes. Ensuite on fait pousser le filtre sur gélose.
