Croissance cellules bactériennes Flashcards
Quels sont les mécanismes de division cellulaire chez les bactéries?
- Fission binaire transerve (scissiparité)
- Bourgeonnement
- Fragmentation d’hyphes
- Production d’exospores
Expliquer la fission binaire transverse (scissiparité).
Mécanisme le plus fréquemment rencontré, peu importe la forme (cocci, bacilles).
Fonctionnement
Augmentation de taille et lorsqu’atteinte d’une certaine masse: synthèse d’un septum.
Lieu du septum
- Bacilles: transversal à l’axe longitudinal
- Cocci: se forme à l’équateur
Exemples bactéries faisant fission binaire transverse
- Escherichia coli
- Bacillus subtilis
Expliquer la fragmentation d’hyphes.
Des cellules de petites tailles s’allongent pour devenir filamenteuses (hyphes) et se détachent ensuite pour devenir des petites cellules à nouveau.
Expliquer le bourgeonnement.
Formation d’un renflement à l’extrémité (bourgeon). Lorsqu’il atteint la taille de la cellule-mère il forme un septum et se détache.
Parfois, il y a formation d’un “tube” qui porte le bourgeon jusqu’à ce qu’il se détache (ex: hyphomicrobium)
Expliquer la formation d’exospores.
Chez les hyphes.
Exospore ne sont PAS des endospores. Il s’agit d’un mécanisme de croissance, pas de survie.
Fonctionnement
Exospores sont des cellules sphériques/cocobacilles produites à l’extérieur de la cellule, à l’extrémité de l’hyphe et libérées ensuite.
Elles vont pouvoir se déplacer dans les micro-courants et lorsqu’elles atteignent des conditions favorables, s’allonger et reproduire.
Décrire la croissance bactérienne.
- Les bactéries se reproduisent très rapidement.
- Quand on dépose un inoculum dans un milieu de culture, il s’agit normalement de milliers à millions de cellules.
- Reproduction asexuée, alors ADN cellules mères = ADN cellules filles (populations uniformes)
Quelles sont les étapes de la formation du septum?
Avant: duplication du chromosome
-Même si cellule atteint taille critique, si l’ADN n’est pas répliqué, elle ne fera pas de division cellulaire
- Invagination de la membrane cytoplasmique
- au site où se formera le septum
- membrane commence à croître vers l’intérieur de la cellule - Croissance du PG dans l’invagination de la membrane
- et de tous les constituants de la membrane - Cloisonnement des cytoplasmes
- couches invaginées se rencontrent et se fusionnent pour former une cloison - Séparation des 2 cellules filles
- terminer de former parois cellulaires complètes
- 2 cellules indépendantes
Quelles étaient nos 3 interrogations par rapport à la fission binaire transverse?
- Comment s’effectue la ségrégation des chromosomes dans les cellules-filles
- les copies du chromosome doivent migrer vers extrémités, mais absence d’appareil mitotique chez les eucaryotes - Comment se forme le septum?
- Comment la cellule localise-t-elle elle site de formation du septum?
Comment s’effectue la ségrégation des chromosomes dans les cellules-filles?
Théorie #1
-présence d’un mésosome (région sur membrane cytoplasmique qui a un contact physique avec chromosome)
Théorie #2: approche moléculaire (complète la théorie #1)
- protéines ParA et ParB (Par = partage) interagissent avec parS (région sur l’ADN près d’oriC où la réplication se produit) et migrent ensuite vers les extrémités pour séparer les copies.
- protéine MreB: forme un cytosquelette similaire aux procaryotes, microtubules formées par actine. Structure s’assemble en spirale.
Quand on crée une mutation sur ces protéines, la ségrégation ne se fait pas adéquatement
On considère ce fonctionnement équivalent à l’appareil mitotique des procaryotes
Comment se forme le septum?
- Gène ftsZ (filaments température sensible)
Impact quand mutant présent:
-en températures non-permissives (légèrement hors des températures optimales): formation de longues cellules filamenteuses
-en milieux compatibles à la croissance: réplication et répartition de l’ADN adéquates, mais pas de formation de septum - Protéine FtsZ
- lorsqu’on la met en grandes concentrations et qu’on la couple avec des fluorochromes, on voit qu’elle s’accumule dans la région du septum en formant un anneau
- donc: l’anneau fait une traction vers le centre = réoriente la croissance des couches de PG = cause l’invagination de la membrane
- protéines restent dans la cellule jusqu’à prochaine division cellulaire
Comment avons-nous pu répondre aux interrogations face à la fission binaire?
En créant des mutants de protéine/gènes et en observant l’impact sur ce que l’on souhaite observer/comprendre.
Comment la cellule localise-t-elle le site de formation du septum?
-Formation du septum au bon endroit est essentielle pour s’assurer que les deux cellules filles sont de la même taille.
Gènes min
- mutants observés: minicell
- gène code pour prots MinCD, qui sont présentes chez gram+ et gram-
- impact: réplication et répartition adéquates de l’ADN, mais environ 1 fois sur 20, le septum est formé au mauvais endroit = une cellule sans matériel génétique et une avec le double
Prots MinCD
- là où il y a absence de prots, le FtsZ s’assemble pour le septum
- avec mutants: les prots sont déficientes, alors l’anneau FtsZ est parfois formé à l’extremité
- DONC: rôle des prots MinCD est de dicter le site d’assemblage des prots FtsZ
Quelles sont les relations mathématiques de la croissance bactérienne (fission binaire)?
- Nombre de générations
N = N0 x 2^n
où N = population finale
N0 = population initiale de l’inoculum
n = nombre de générations
Graphiquement: fonction exponentionnelle ou une droite si on utilise le log du nombre de cellules
ou n = 3.33 (logN - logN0)
- Temps de générations
- temps nécessaire pour dédoublement de la population
g = (T2 - T1) / 3.33 (logN - logN0)
- milieu riche = g diminue
- milieu pauvre = g augmente
- milieu riche = tous les précurseurs, acides aminés, etc. nécessaires à sa croissance
- car bactérie crée machinerie enzymatique adaptée au milieu
- Taux de croissance (k)
-unités: nombre de générations/heure
k = 1/g ou k = 3.33 (logN - logN0) / (T2-T1)
-inverse du temps de génération
Quelles sont les phases de la courbe de croissance? Expliquer.
Courbe
y: log du nombre de cellules
x: temps
- Phase de latence
- commence dès qu’on dépose l’inoculum dans milieu de culture
- une petite ascendance à la fin de la phase
- activité métabolique très élevée, car elles s’adaptent au milieu de culture (production d’enzymes, d’acides aminés manquants, etc.)
- durée varie selon âge de la culture, richesse du milieu, etc.
- si elle passe de pauvre à riche = durée plus courte
- si elle passe de riche à pauvre = durée plus longue - Phase exponentielle de croissance
- droite croissance positive: augmentation constante de la population
- fission binaire de façon répétitive
- c’est ici qu’on mesure g et k : g est minimal, k est maximal
- pas de restriction de nutriments
- population homogène
- durée plutôt courte, les cellules épuisent rapidement le milieu - Phase stationnaire
- dès l’inflexion de la droite de la phase 2: ralentissement de la population
- densité maximale de la population (5 à 15 milliards/mL)
- ont épuisé le milieu, éléments nutritifs se font plus rares et déchets métaboliques se sont accumulés (ex: streptococcus libère de l’acide lactique qui rend le milieu acide)
- population hétérogène (certaines continuent de se diviser, d’autres perdent leur viabilité, différences de tailles)
- les espèces pouvant sporuler vont le faire
- durée variable - Phase de mortalité
- droite à pente négative
- chute constante de la population
- absence ou presqu’absence de division cellulaire
- durée variable selon espèces (ex: 72h pour gonorrhée et 60 jours+ pour E. Coli) - Phase stationnaire à long terme
- dans manuel, mais on n’aborde pas
À quel type de situation correspond la courbe de croissance, et qu’advient-il dans un autre type de situation?
La courbe de croissance correspond aux cultures in vitro (en vase clos) donc à volume fixe. Ce n’est pas représentatif des m-o en nature.
Culture en vase non-clos/culture continue = culture en chémostat
- conditions ressemblent davantage à la nature (in vivo)
- culture se fait dans un réacteur (contenant de volume fixe) avec un apport continuel de nutriments (cellules ne peuvent pas épuiser le milieu de culture) et élimination des déchets métaboliques
- milieu épuisé est éliminé, pH et température sont contrôlés = conditions fixes
Taux de dilution
- volume ajouté/volume total par heure
- correspond à la vitesse à laquelle on renouvelle le milieu complètement
- unités: 1/h
- on contrôle le taux de croissance en contrôlant le taux de dilution (cellules toujours en phase exponentielle, mais pente de la droite variable)
Influence du taux de dilution
- taux dilution = taux croissance : conditions optimales de croissance
- taux dilution < taux croissance : conditions limitantes (exponentielle, mais pente plus petite)
- quand taux dilution > taux croissance: population va être éliminée à long terme (baisse de la population, car elles occupent moins rapidement le milieu de culture qu’il est éliminé)
Exemple du streptococcus saivarius
- g in vitro: 30 minutes
- g in vivo: 11h (temps de génération, nombre de génération/heure)
