Cours 3 (Nutrition et croissance des microorg) Flashcards
Qu’est-ce que la croissance des microorganismes?
La croissance est définie par un accroissement du nombre de cellules ou de la masse cellulaire totale.
Chez la plupart des procaryotes, la croissance d’une cellule se poursuit jusqu’à quoi?
Jusqu’à sa division en deux nouvelles cellule par fission biniare (scissiparité)
Qu’est-ce que l’anneaux FtsZ?
Anneau qui sépare le la bactérie répliquée et la bactérie mère.
Par quoi est exprimmé la courbe de croissance d’une population bactérienne?
Log de 10 de la [concentration bactérienne] (bact/mL) en fonction du temps d’incubation (heures)
Quelles sont les 4 phases de croissance de la courbe de croissance ?
- latence
- expontentielle
- stationnaire
- mortalité
Qu’est-ce que la phase de latence ?
Première phase : il n’y a aucune division cellulaire. Il s’agit d’une phase d’adaptation.
Comment varie la durée la phase de latence?
- selon l’âge des bactéries
- de l’origine (composition, température du milieu)
Qu’est-ce que la phase de croissance exponentielle ?
2e phase de la croissance bactérienne. Accélération de la croissance des batéries ainsi que de la division cellulaire.
- Développement et divisent à vitesse maximale
- Population uniforme
- Courte durée
- Relation entre [Nutriment] et croissance
Qu’est-ce la phase Stationnaire ?
3e phase. Nombre total de microorganismes viables (reste constant). Équilibre entre division et mort cellulaire.
Cause :
- limitation des nutriments
- accumulation de déchet toxiques, acidité
Quelles sont les causes de la mort cellulaire durant la phase stationnaire?
Cause :
- limitation des nutriments
- accumulation de déchet toxiques, acidité
Qu’est-ce que la phase de mortalité ?
Dernière phase. Arrêt de la divison cellulaire. Nombre de bactéries viables ou cultivables diminue.
Quelles sont les causes des effets néfastes de la phase de mortalité?
Causes:
* 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 méthodes directes de mesure de la croissance des microorganismes?
- Décompte total des microorgansimes (dépend de la taile)
- Hémocytomètre (chambre de comptage observée)
- Cellule de Petroff-Hausser (chambre de comptage observée)
- Compteur de cellules Coulter et Cytomètre de flux ( mycètes, et cells. mammifères)
Quels sont les avantages et incovénients des méthodes directes?
Avantages :
- faciles à utiliser, rapide , peu $
- information sur la taille/morphologies
Inconvénients :
- densité micro. élevée (petit volume)
- décompte des cellules mortes et vivantes
Quelle techniques de chambre de comptage observée (méthode directe) possède une dimensions + petite ? Hémocytomètre au Cellule de Petroff-Hausser ?
Cellule de Petroff-Hausser < Hémocytomètre (1/100000cm, 10x plus petit)
Qu’est-ce qu’un décompte des unités viables (capables de se reproduire)?
- méthode de dilution en milieu liquide et d’étalement sur gélose
- Méthode des filtres de cellulose
Quels sont les avantages et inconvénients du décompte des unités viables ?
Avantage : Les colonies proviennent seulement des cellules vivantes capables de se reproduire.
inc : Amas de cellules = 1 colonie
Comment appelle-t-on les unités sur la gélose formé par le décompte des unités viables ?
Unités Formant des Colonnies (UFC) entre 30-300 UFC
Cellules Viables Non Cultivables (VNC)
utilise des dilutions en série
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.
Que sont les méthodes indirectes de mesure de la croissance des microorgansimes ?
- mesure de l’activité
- Mesure de la masse cellulaire
Mesure de l’activité (mesure indirecte)
En mesurant la consommation de substrats (C, N2, O2 ou facteur spécifique de croissance) ou excrétion de certains produits (Co2 ou NH3). Permet d’évaluer [microbienne]
Mesure de la masse cellulaire (méthode indirecte)
poids sec
* Récolte des micro-organismes (filtration sur membrane)
* Lavage + dessiccation (100 à 110oC)
* Pesée (toutes les bactéries, mortes ou vivantes sont pesées)
* Valeurs exprimées en g/L
* Valeurs exprimées en cellules/ml (nécessite un décompte
* cellulaire avant de récolter les bactéries)
Qu’est-ce que la Turbidimétrie ?
Évaluation de la concentration cellulaire à l’aide de sa densité optique [D.O.] (absorption lumineuse) à une certaine longueur d’onde (Ex 600 nm)
Dans une certaine limite (106/ml < [ ] < 108/ml), la D.O. d’une suspension
microbienne est directement proportionnelle à sa concentration cellulaire
Comment peut-on évaluer la concentration microbienne d’une suspension inconnue?
préalablement établir à l’aide d’un spectrophotomètre une courbe de référence pour des concentrations microbiennes connues
Quelles sont les trois (3) expressions mathématique de la croissance bactérienne?
1 - temps de génération ou de doublement : g = t/n
2 - Taux de croissance (k) = nombre de générations par unité de temps :
k = n/t
3 - Nombre de générations (n)
n = (logNt-LogNo)/log2
Quels sont les avantages de la culture continue (ouvert) ?
- apport de nutriment
- élimination des déchets
- phase de croissance exponentielle (2e) est matenue sur une longue période
- concentration constante de biomase
Quels sont les deux (2) types de culture continue (ouvert)? Décrivez.
Chémostat et tubidostat
- Chémostat : apport constant de nutriments à la même vitesse que le milieu est éliminé
- Turbidostat : vitesse de dilution déterminée par la densité
Qu’est-ce qu’un milieux de culture?
Préparations utilisées pour réaliser la croissance, le transport ou la conservation des microorganismes.
- Leurs compositions varient à l’infini
- Doivent respecter les exigences nutritives des micro-organismes
- La composition précise d’un milieu de culture dépend de l’espèce à
cultiver
Quel est la différence entre les milieux de culture liquides et solides?
On ajoute de l’agar (Polysaccharide extrait d’une algue rouge et utilisé comme agent gélifiant (non métabolisé par les microorganismes). dans les milieux solides.
Les deux sont des bouillons de culture.
Quels sont les deux (2) types de milieux de culture ?
Classées selon la composition
- Synthétique ou empirique
Classés selon l’usage
- Sélectif ou différentiel (ou les deux)
Qu’est-ce que le type de milieu de culture Synthétique?
La composition chimique est entièrement connue.
Milieux pauvres permettent la croissance de seulement certains microorganismes (source de C, N, S, etc…)
Qu’est-ce que le type de milieux de culture empiriques ou complexes?
La composition chimique est indéterminée (peptone, extrait de levure).
Milieux riches permettent la croissance d’une grande variété de microorganismes.
Quels sont les types de culture selon l’usage ? (3)
- Milieux de base ou de propagation
- Milieux sélectifs
- Milieux différentiels
Que fait le milieux de base ou de propagation ? (selon l’usage)
Permettent la croissance de la plupart des microorganismes
Ex: bouillon nutritif
Que fait le milieux sélectifs ? (selon l’usage)?
Contiennent des composés qui** inhibe de façon sélective la croissance de certains microorganismes sans en affecter d’autres**. Ex: la milieu MacConkey contient des sels biliaires et du violet de cristal qui inhibe la croissance des bactéries Gram+
Que fait le milieux différentiels ? (selon l’usage)
Contiennent de substances spécifiques permettant de distinguer différentes bactéries par la couleur de leurs colonies
ex: la gélose MacConkey contient du lactose et le rouge neutre (indicateur de pH).
La fermentation du lactose acidifie le milieu et produit des colonies rouges.
Lac+ colonie rouge: E.coli
Lac- colonie incolore: Pseudomonas
Quels sont les macroéléments nutritifs des microorganismes?
- H, O -> eau
- C,H,O,N,P,S -> Molécules organiques (glucides, lipides,prots, aa.)
- K, Mg, Ca, Fe -> Ions (Cofacteurs d’enzymes)
Quels sont les microéléments nutritifs des microorganismes?
- Mn,Co,Cu, Zn -> éléments traces
Quels sont les besoins spéciaux des microorganismes ?
- B,Al,V,Mo,I -> éléments restreints
À quois servent les nutriments ?
Substances utilisées pour la biosynthèse et la conversion de l’énergie, et donc requises pour la croissance microbienne
Combien d’éléments sont nécessaire en grandes quantité (macroéléments) pour la synthèse de macromolécule?
10 Éléments
- C
- o
- H
- P
- K
- N
- S
- Ca
- Fe
- Mg
Quels éléments et facteurs sont nécessaire pour la croissance?
- C : néeccesité d’une source de carbone
- H20 : indispensable
- pH (sensible)
- O2 : indispensable à toxique
Tous les être vivants ont besoin de ____ pour leur croissance : (3)
- Source de carbone : Autotrophe (CO2), Hétérotrophe
- Source d’énergie : phototrophe (lumière), Chimiotrophes (oxydations comp. org.)
- Source **d’électrons **: Lithotrophes (mol inorg. réduite), Organotrophes (molé org. réduite)
Quels sont trois (3) types de sources d’énergie des microorgansimes?
- phototrophie (lumière)
- Chimioorganotrophie (composé org. réduit -> oxydé)
- Chimiolithotrophie (composé inorg. réuidt -> oxyé)
Produit de l’énergie chimique pour accomplir un travail
Quels sont les principaux type de nutrition chez les microorgs? (4)
Quelles sont les huit (8) exigences nutritionnelles des microorgs?
- Carbone (C)
- Azote (N)
- Phosphore (P)
- Souffre (S)
- Ions inorg. (Na+,K+,Mg2+…)
- Facteurs de croissance
- Eau
- Oxygène (O)
Pourquoi le Carbone (C) est important ?
Unité structurale de base de toutes molécules organiques
Quelle est la source de carbone pour les autotrophes ?
Source de carbone inorganique :
Les chimioautotrophes et les photoautotrophes peuvent utiliser le CO2 comme seule source de carbone pour la biosynthèse de leurs macromolécules
Quelle est la source de carbone pour les hétérotrophe
**Source de carbone organique **
- Substances hydrocarburées (glucides, protides, lipides, hydrocarbures, acides organiques, polyalcools,…)
- Presque toutes les substances carbonées peuvent être dégradées
- Lorsqu’aucun chimiohétérotrophe ne peut dégrader une substance, cette dernière est considérée NON-‐BIODÉGRADABLE
Pourquoi l’azote (N) est importante?
Synthèse des acides aminées (protéines), bases azotées (purines, pyrimidines), certains glucides/lipides, cofacteurs enzymatiques,…
Quelles sont les formes inorganique d’azote (N) pour certains microorg? (4)
-
Azote atmosphérique (N2) :
Fixation del’azote atmosphérique (besoin de nitrogénases) certaines bactéries seulement (Ex: Rhizobium, Azotobacter) - Ammoniaque (NH3) : Oxydation de l’ammonaique en nitrite (nitrosation)
- Nitrite (NO2) : Oxydation des nitrites en nitrates (NO3)
- Sels d’ammonium (NH4+) : plusieurs expèces ex L E. coli
Quel est la forme organique d’azote (N) utilisée en grande nombre par les microog?
- Composés azotés tels les acides aminées, les bases azotés, phospholipides,…
Pourquoi le Phosphore (P) est important?
Élément essentiel des acides nucléiques, phospholipides, de nombreux coenzymes et de l’ATP
- Absorbé sous forme inorganique (PO4 2-)
Pourquoi le Soufre (S) est important?
Élément essentiel de certains acides aminés (cystéine, méthionine)
- Principalement absorbé sous forme de sulfate (SO4 2)- ou de composés soufrés organiques (cystéine)
Pourquoi les ions inorganiques (Na+, K+, Mg2+…) sont importants ?
Essentiels pour l’équilibre physicochimique de la cellule (constituants des enzymes et des coenzymes, constituants des structures cellulaires, cofacteurs enzymatiques
Pourquoi les facteurs de croissace sont-ils important?
Composés organiques sont essentiels à la croissance car la bactérie ne peut synthétiser elle-même (doivent être préformés)
Quels sont les trois (3) types de facteurs de croissance?
- acides aminés
- vitamines
- bases azotées (purines/pyrimidines)
Qu’est-ce qu’un Prototrophe ?
microorganisme de type sauvage du point de vue nutritionnel; autonome, pouvant croître sur un milieu minimal (pas de facteur de croissance)
Qu’est-ce qu’un 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)
Quels sont les deux (2) états de l’eau ?
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
Pourquoi l’eau est importante ?
- Principal constituant cellulaire des microorganismes
- Indispensable comme solvant et dans les réactions biochimiques
Quel état de l’eau est disponible pour les microorganismes?
L’eau libre
Qu’est-ce que l’activité de l’eau libre ?
indice de la disponibilité de l’eau pour les microorganismes Aw (Activity of water):
Pression partielle de vapeur d’eau d’une solution
Pression partielle de vapeur de l’eau pure
Est-ce que la plupart des microorg exigent une grande quantité d’eau libre pour leur croissance?
Oui (eau pure, pain, jambon..)
Pourquoi l’oxygène est importante (exigence) ?
- Accepteur final d’électrons dans la chaîne respiratoire des organismes AÉROBIQUES
- Toxique pour les bactéries ANAÉROBIQUES
Comment varie les exigences en oxygènes entre les Procaryotes et Eucaryotes ?
- Procaryotes : L’oxygène est soit nécessaire, toléré ou toxique
- Eucaryotes : L’oxygène est presque toujours essentiel. Certaines levures peuvent croître en absence d’oxygène (fermentation)
Quels sont les cinq (5) groupes de bactéries selon leur réponses à l’oxygène ?
- Aérobies stricts
- Microaérophiles
- Anaérobies strics ou obligatoires
- Anaérobies facultatifs
- Anaérobies aérotolérants
Caractéristique de Aérobies stricts :
- Bactéries qui exigent obligatoirement l’oxygène libre pour se multiplier
- L’oxygène libre est utilisé comme accepteur final d’électrons dans la chaîne respiratoire.
- Ex.: Nitrobacter, Nitrosomonas, la plupart des Pseudomomas,…
Caractéristique des Microaérophiles
- Bactéries qui ne se développent qu’en présence d’une faible pression
d’oxygène libre, inférieure à celle de l’atmosphère (21%) - Hydrogenomonas, Campylobacter
Caractéristique de Anaérobies stricts ou obligatoire :
- Bactéries qui ne peuvent se multiplier qu’en absence totale d’oxygène libre
- L’oxygène libre ne peut être utilisé comme accepteur final d’électrons dans la chaîne respiratoire
- Elles utilisent d’autres substances oxydatrices comme des nitrates, des sulfates ou des carbonates comme accepteur final d’électrons; c’est la respiration anaérobie
- Ex.: Clostridium, Veillonella, Desulfovibrio, Bacteroides,…
- Si l’accepteur final est un composé organique on parle alors de fermentation
Caractéristique de Anaérobies facultatif :
- Bactéries capables de croître en présence ou en absence totale
d’oxygène libre - Ces bactéries peuvent utiliser soit la respiration (aérobie), soit la fermentation (anaérobie)
- Ex.: la très grande majorité des espèces bactériennes
Caractéristique des anaérobies aérotolérants :
- Bactéries anaérobies mais la présence d’oxygène ne les tue pas
- En présence d’oxygène, leur croissance est plus faible que celle des anaérobies facultatifs car elles n’utilisent pas l’oxygène.
Est-ce que l’oxygène pour être toxique pour certaines organismes ?
Oui, car la réduction de l’oxygène (gain
d’électrons) produit une série de radicaux libres.
Comment le processus de réduction est accéléré ?
Grâce à deux (2) enzymes :
- Superoxyde dismutase (SOD) : Dismutation
2 O2- + 2H+ –> H202 + O2
- Catalase : transforme le peroxyde en eau et en oxygène
2 H2O2 –> 2H2O + O2
Comment peut-on faire croitre des microorg. anaérobiques en labo? (3)
- Bouillon au thioglucolate
- Système «GasPak»
- Chambre de travail anaérobie
Quels sont les facteurs physiques influençant la croissance des microorganismes ? (3)
- Température
- L’acidité (pH)
- La pression osmotique
Pourquoi la température influence la croissance des microorg ? Quels sont les 3 possibilités des température ?
Elle affecte directement les réactions enzymatiques (métabolisme)
des microorganismes
- Température minimale: Température la plus basse à laquelle un microorganisme peut croître
- Température optimale: Température idéale permettant aux microorganismes un taux de croissance maximal
- Température maximale: Température la plus élevée à laquelle un microorganisme peut croître
Classes les types de microorgansimes selon leur résistance à la chaleur : Thermophile, Mésophile, Hyperthermophile, Psychrophile, Psychrotrophe.
Psychrophile : < 10°C
Psychrotrophe : 20-30°C
Mésophile : 20-45°C
Thermophile : 55-65°C
Hyperthermophile : 80-123°C
Pourquoi l’acidité inflluence la croissance des microorgs? Quels sont les 3 possibilité de pH ?
En milieu acide ou en milieu alcalin, les enzymes sont normalement inactivées.
- pH minimal: valeur de pH la plus basse à laquelle un microorganisme peut croître
- pH optimal: valeur de pH idéale permettant aux microorganismes un taux de croissance maximal
- pH maximal: valeur de pH la plus élevée à laquelle un microorganisme peut croître
Quels sont les types de microorgansimes selon leur pH optimal ? (3)
- Acidophiles : pH 0-5.5
- Neutrophiles : pH 5.5-8.0
- Alcalophiles : pH 8.5-11,5
Les bacts préfèrent un milieu à 6-7 et les mycètes préfèrent un à 5-6
Pourquoi la pression osmotique influence la croissance des microorg?
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.
- Milieu Hypotonique
- Milieux hypertonique
- Milieux isotonique
Quels sont les trois (3) types de microorg. selon leur réponse à la pression osmotique ?
- Osmotolérants: tolèrent une pression osmotique élevée
Ex: - Champignons (sucre: confitures)
Staphylococcus - 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)
Qu’est-ce qu’un composé osmocompatible ou osmorégulateur ?
Glycine, bétaïne, glycérol,…
Permettent d’ajuster l’activité de l’eau du cytoplasme sans nuire aux réactions biochimiques des cellules
