Cours 3: Nutrition et croissance des microorganismes Flashcards
La courbe de croissance d’une population bactérienne se développant dans un milieu de culture …. (système fermé; en ‘batch’ ou discontinue) peut être représentée par le log 10 de la concentration bactérienne (bact./ml) en fonction du temps d’incubation (heures).
liquide
On observe alors 4 phases de croissance:
1) Latence
2) Exponentielle
3) Stationnaire
4) de Mortalité
Dans quelle phase il n’y a pas de division cellulaire?
Phase de latence
La durée de la phase de latence varie en fonction de …(2)
- L’age des bactéries
- Origine = (composition température du milieu)
Exponentielle (logarithmique) :
- Accélération de la croissance des bactéries ainsi que de la division cellulaire
- Les microorganismes se développent et se divisent à la vitesse …
- La population est uniforme (propriétés chimiques et physiologiques)
- La phase de croissance exponentielle est de !….! durée
- Relation entre la concentration des nutriments et la …
maximale
courte
croissance
….:
- Le nombre total de microorganismes viables reste constant (Équilibre entre ….) (10^9 cellules/ml)
Causes: -Limitation des nutriments
-Accumulation de déchets toxiques, acidité
- Stationnaire
- division et mort cellulaire
Phase de mortalité :
-Arrêt de la division cellulaire
-Le nombre de bactéries viables ou cultivables diminue de façon … en fonction du temps
Causes:
- Dommages irréparables conduisant à une perte de viabilité
- Réponse génétique déclenchée (Mort cellulaire programmée)
- Formation de … (VNC)
constante
cellules viables non cultivables (dormance)
Mesure de la croissance des microorganismes
(1) Méthodes directes:
A.Décompte total des microorganismes (dépend de …)
-Compteur de cellules Coulter et Cytomètre de flux (protistes, levures et cellules mammifères)
- Chambre de comptage observée au microscope
• …. : Les levures et cellules mammifères
• …. : Les bactéries
Avantages:
- facile à utiliser, rapide et peu coûteux
- informations sur la …. des microorganismes
Inconvénients:
- densité microbienne élevée (petit volume)
- décompte des cellules mortes et vivantes
*Il existe maintenant des kits commerciaux permettant de distinguer les cellules mortes et vivantes (Live/Dead BacLight Bacterial Viability Kit)
la taille
Hémocytomètre
Cellule de Petroff-Hausser
taille/morphologie
Mesure de la croissance des microorganismes
(1) Méthodes directes:
B. Décompte des unités viables (capable de ….):
-Méthode de ……
-Méthode des …..
Avantages: - les colonies proviennent seulement des cellules vivantes capables de se reproduire
Inconvénients:
-Amas de cellules = 1 colonie
……(UFC)
- cellules Viables Non Cultivables (VNC)
*Résultat significatif entre 30-300 colonies
Se reproduire
- dilutions en milieu liquide et étalement sur gélose
- filtres de cellulose
- Unités Formant des Colonies
Mesure de la croissance des microorganismes:
(2) Méthodes indirectes
A. Mesure de l’activité = En mesurant la: ….(3)
il est possible d’évaluer la concentration microbienne d’un échantillon
- consommation de substrats (C, N2, O2 ou d’un facteur spécifique de croissance),
- concentration des constituants cellulaires (ATP, FAD ou FMN, ADN, protéines) ou
- l’excrétion de certains produits (CO2 ou NH3),
Mesure de la croissance des microorganismes:
(2) Méthodes indirectes
B. Mesure de la masse cellulaire
- …..:
• 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)
- …..
- Poids sec
- Turbidité par la densité optique (D.O.): Turbidimétrie
Turbidimétrie:
• Dans une certaine limite (106/ml < [ ] < 108/ml), la D.O. d’une suspension microbienne est directement proportionnelle à …
• Pour évaluer la concentration microbienne d’une suspension inconnue, on doit préalablement établir à l’aide d’un spectrophotomètre une courbe de référence pour des concentrations microbiennes connues
sa concentration cellulaire
Expression mathématique de la croissance bactérienne:
A) Temps de génération ou de doublement =
B) Taux de croissance (k)
- …. (inverse du temps de génération)
C) Nombre de générations (n)
Nt: nombre de cellule au temps t
No: nombre initial de cellule de la population
-Intervalle de temps entre deux divisions cellulaires
successives
-Nombre de générations par unité de temps
Culture continue (ouvert) • Apport de nutriments • Élimination des déchets • La phase de croissance ..... est maintenue sur une longue période • Concentration constante de la biomasse • Il y a 2 types: ....
exponentielle
Chémostat et turbidostat
– Chémostat : ….
– Turbidostat: …
- Apport constant de nutriments à la même vitesse que le milieu est éliminé
- vitesse de dilution déterminée par la densité
Milieux de culture:
1) Liquides: bouillons de culture (produisent une suspension microbienne)
2) Solides:
- Même composition que les bouillons, sauf qu’on ajoute de … à 1-2% (produisent des colonies microbiennes)
l’agar
Types de milieux de culture
1) Classés selon la composition : … ou ….
2) Classés selon l’usage
…. ou … ou
- synthétique ou empirique
- -sélectif ou différentiel (ou les deux)
Types de milieux de culture:
Synthétiques ou définis = ..
;Milieux pauvres permettent la croissance de seulement certains microogranismes (source de C, N, S, etc…)
2) Empiriques ou complexes: …..; Milieux riches permettent la croissance d’une grande variété de microorganismes
- composition chimique entièrement connue
- composition chimique indéterminée (peptone, extrait de levure)
A) Milieux de base ou de propagation:
Permettent la croissance de la plupart des microorganismes Ex: boullion nutritif
B) Milieux sélectifs: ….
A) Milieux différentiels:….
-Contiennent des composés qui inhibe de façon sélective la croissance de certaines 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+.)
-Contiennent de substances spécifiques permettant de distinguer différentes bactéries par la couleur de leur 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)
Macroéléments: 1) eau 2) Molécules organiques = (6) 3) Ions (cofacteurs d'enzymes) = (4) Microéléments: 4) Éléments traces = (4) 5) Éléments restreints = (5)
- H, O*, P, N, S, C
- K, Mg, Ca, Fe
- Mn, Co, Cu, Zn
- B, Al, V, Mo, I
- indispendable à toxique
Tous les êtres vivants ont besoin pour subsister de:
- Source de (3)
carbone
Énergie
Éléctrons
Source de carbone:
•….: CO2 seul ou principale source
•….: Molécules organiques préformées (Ex. glucides, lipides…)
Autotrophes
Hétérotrophes
- Source d’énergie: •......: Lumière glucose) •... : Oxydation des composés organiques et inorganiques (Ex. H2S, NH 4 , Fe , etc.)
Phototrophes
Chimiotrophes
- Source d’électrons (H/e-): •.... : Molécules inorganiques réduites (H2S, NH +, Fe2+,...) 4 •...: Molécules organiques réduites (Ex. glucose)
Lithotrophes
Organotrophes
Sources d’énergie; électrons; carbone=?
**Autotrophes photolithotrophes (Photolithoautotrophie).
Énergie lumineuse; donneur inorganique (H/e-); CO2 comme source de carbone
Sources d’énergie; électrons; carbone=?
Hétérotrophes photoorganotrophes (Photo-organohétérotrophie)
Énergie lumineuse; donneur organique d’H/e-; source organique de carbone (CO2 peut aussi être utilisé)
Sources d'énergie; électrons; carbone=? Autotrophes chimiolithotrophes (Chimiolithoautotrophie)
Source chimique d’énergie (inorganique); donneur inorganique d’H/e-; CO2 comme source de carbone
Sources d’énergie; électrons; carbone=?
** Hétérotrophes chimioorganotrophes (Chimio-organohétérotrophie)
Source chimique d’énergie (organique); donneur organique d’H/e-; source organique de carbone
-Les …. et les …. peuvent utiliser le CO2 comme
seule source de carbone pour la biosynthèse de leurs macromolécules
chimioautotrophes
photoautotrophes
Lorsqu’aucun …. ne peut dégrader une substance, cette dernière est considérée NON-‐BIODÉGRADABLE
chimiohétérotrophe
Azote:
A) Forme inorganique pour certains microorganismes:
-Fixation de l’azote atm (N2)
-Ammoniaque (NH3) = ….
-Nitrites (NO2) = …
-Sels ammonium (NH4+)
B) Forme organique utilisée par un grand nombre de microorganismes
- Composés azotés tels les acides aminées, les bases azotés, phospholipides,…
- oxydation de l’ammoniaque en nitrites
- oxydation
Phosphore:
Élément essentiel des acides nucléiques, phospholipides, de nombreux coenzymes et de l’ATP
- Absorbé sous forme …
inorganique (PO4 2-)
Soufre (S): Élément essentiel de certains acides aminés
-Principalement absorbé sous forme de …
ou de composés soufrés organiques
sulfate
Facteurs de croissance : Composés organiques essentiels à la croissance que la bactérie ne peut synthétiser elle-même (doivent être préformés) Trois types: 1) acides aminés 2) vitamines 3) ...
bases azotées (purines/pyrimidines)
Seul l’eau … du milieu est disponible pour les microorganismes.
*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
libre
Oxygène:
- Accepteur final d’électrons dans la chaîne respiratoire des organismes …
- Toxique pour les bactéries …..
-Procaryotes : L’oxygène est soit nécessaire, toléré ou toxique
-Eucaryotes : L’oxygène est presque toujours essentiel
Certaines …. peuvent croître en absence d’oxygène (fermentation)
- AÉROBIQUES
- ANAÉROBIQUES
- levures
Bactéries qui exigent obligatoirement l’oxygène libre pour se multiplier
• L’oxygène libre est utilisé comme accepteur final d’électrons dans la chaîne respiratoire.
Aérobies stricts
Bactéries qui ne se développent qu’en présence d’une faible pression d’oxygène libre, inférieure à celle de l’atmosphère (21%)
**Pression d’oxygène libre de 2 à 10 %*
Microaérophiles
•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.
***Si l’accepteur final est un composé organique on parle alors de
- Anaérobies stricts ou obligatoires
- fermentation
• 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)
Anaérobies facultatifs (aéro-anaérobies)
- 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.
Anaérobies aérotolérants
L’oxygène est vital pour la très grande majorité des organismes vivants
• Il est toutefois potentiellement toxique, car la réduction de l’oxygène (gain d’électrons) produit une série de radicaux libres.
• Le processus de réduction est accéléré grâce à 2 enzymes:
1) …… (SOD) :….
2O2- + 2H+ = H2O2 + O2
2) …. : transforme le peroxyde en eau et en oxygène 2 H2O2 = 2 H2O + O2
- Superoxyde dismutase
- Dismutation
- Catalase
Comment faire croître les anaérobies ? (2)
1) Bouillon au thioglycolate (agent réducteur )
2) Système “GasPak”
►La température est un facteur très important dans la croissance des microorganismes
Elle affecte directement les ….(métabolisme) des microorganismes
réactions enzymatiques
Température minimale:
Température la plus basse à laquelle un microorganisme peut croître
Température optimale:
Température idéale permettantaux microorganismes un taux de croissance maximal
Température maximale:
Température la plus élevée à laquelle un microorganisme peut croître
- <10°C = ….
- 20 ‐30 ° C = ….
- 20 - 45 ° C = ….
- 55 - 65 ° C =…
- 80 -‐133
- psychrophile
- psychrotrophe
- mésophile
- thermophile
- hyperthermophile
►L’activité enzymatique des microorganismes est directement influencée par le pH.
-En milieu acide ou en milieu alcalin, les enzymes sont normalement …..
…= valeur de pH la plus basse à laquelle un microorganisme peut croître.
…= valeur de pH idéale permettant aux microorganismes un taux de
croissance maximal.
-…= valeur de pH la plus élevée à laquelle un microorganisme peut croître
inactivées
- pH minimal
- pH optimal
- pH maximal
Type de microorganismes selon le pH optimal:
1) ….: pH 0-5.5
2) …..: pH 5.5-8.0
3) ….: pH 8.5-11,5
Les bactéries préfèrent un milieu à pH de …. tandis que les mycètes préfèrent un pH à …
- Acidophiles
- Neutrophiles
- Alcalophiles
- 6/7
- ~5-6
-La présence d’…. fait en sorte que les microorganismes sont affectés par des modifications de la concentration en solutés (concentration osmotique) de leur milieu.
*Lorsque les bactéries sont placées en milieu ….., l’eau entre dans la cellule mais la paroioppose une certaine résistance mécanique à la pression osmotique
*Lorsqu’une bactérie est placée en milieu …., l’eau quitte la cellule au profit
du milieu ambiant (déshydratation)
=Plasmolyse (la membrane se rétracte de la paroi)
= Faible disponibilité en eau libre
- une membrane plasmique à perméabilité sélective
- hypotonique
- hypertonique
1) Osmotolérants: ..
2) Osmophiles: ….
3) Halophiles: ….
-tolèrent une pression osmotique élevée
-nécessitent une pression osmotique élevée pour croître
(milieux hypertoniques)
-nécessitent une concentration en NaCl > 0.2M
Type de microorganismes selon le pH optimal:
1) Acidophiles : pH …
2) Neutrophiles : pH …
3) Alcalophiles : pH …
- 0—5.5
- 5.5—-8.0
- 8.5—11,5
tolèrent une pression osmotique élevée
Osmotolérants
Nécessitent une P. osmotique élevée pour croitre (milieux hypertonique)
Osmophiles
Nécessitent concentration en NaCL > 0.2M
Halophiles
** Composés osmocompatibles ou osmorégulateurs: Glycine, bétaïne, glycérol,…
• Permettent …. sans nuire aux réactions
biochimiques des cellules
d’ajuster l’activité de l’eau du cytoplasme
