Croissance et division des cellules bactériennes Flashcards
Les bactéries se reproduisent de quelle manière ?
Reproduction asexuée
ADN cellule mère = ADN cellules filles
Quels sont les mécanismes de divisions cellulaires chez les bactéries ?
-La fission binaire transverse (scissiparité)
-Synthèse d’un septum (cloison) qui se fait transversal à l’axe longitudinal pour les bacilles et à l’équateur pour les cocci
Ces mécanismes sont les plus fréquents pour E. coli et B.subtilis
- Bourgeonnement
- La fragmentation d’hyphes (on passe d’une cellule filamenteuse à plusieurs cellules plus petites)
- Formation d’exospores (à l’extrémité des hyphes) streptomyces
(BHEFS)
Quelle est l’étape préliminaire de la formation du septum ?
La duplication du chromosome
Si par quelconque raison la duplication est bloquée, il y aura inhibition de la formation du septum
Quelle est la 1ère étape de la formation du septum ? (ICCS)
Invagination de la membrane cytoplasmique
Quelle est la 2e étape de la formation du septum ?
Croissance du peptidoglycane dans l’invagination de la membrane
Quelle est la 3e étape de la formation du septum ?
Cloisonnement des cytoplasmes
Quelle est la 4e étape de la formation du septum ?
Séparation des 2 cellules filles
Terminaison de la synthèse de nouvelle paroi au septum
Comment s’effectue la ségrégation des chromosomes dans les cellules filles ?
Les bactéries ne possèdent pas d’appareil mitotique (eucaryotes). Elle possèdent un mésosome qui sert au site d’attachement des chromosomes et de la croissance cytoplasmique entre les mésosomes
On appelle cette ségrégation l’approche moléculaire
Explication de l’approche moléculaire. Les protéines en jeu ? p.135
Ce sont les protéines ParA et ParB ( agissent ensemble pour initier la partition/partage) qui migrent vers les pôles cellulaires. ParA polymérise pour former des filaments et ParB fixe l’ADN
Il entrent en interaction avec ParS près d’oriC-chromosome
La protéine MreB (apparentée au cytosquelette procaryote qui s’assemble en spirale pour faciliter le déplacement des chromosomes) va entrer en interaction avec les protéines ParA/B oriC
Une fois cela fait, le chromosome continue sa ségrégation en même temps que la réplication se poursuit. (C’est un peu comme l’appareil mitotique des procaryotes)
Comment se forme le septum ? Pour la formation d’une paroi transversale entre deux cellules filles.
Les mutants FtsZ (filament T sensibles) forment de longues cellules filamenteuses à température non permissives
Les protéines FtsZ, en forme d’anneaux concentriques, font l’échafaudage au site de formation du septum ce qui induit l’invagination de la membrane
Comment la cellule localise le site de formation du septum ?
À l’aide des mutants “minicell” qui sont présents chez les Gram- et les Gram +
Quelle est la fonction du gène min ?
MinCD qui inhibent l’assemblage de FtsZ et qui influencent le site en bloquant la formation du septum
Qu’est ce que la fission binaire ?
Processus où une cellule mère donne deux cellules filles. Une croissance par fission binaire entraîne, donc, le doublement de la population à chaque génération.
Les aspects mathématiques de la croissance bactérienne p.163
1) La formule pour le calcul du nombre de générations (n)?
2) La formule pour le calcul du temps de génération (g) ?
3) La formule pour le taux de croissance (k)
1) Fission binaire 1 ⇒ 2 ⇒ 4 ⇒ 8 ⇒ 16 ⇒ 32 .... 1 ⇒ 2 ⇒ 2^2 ⇒2^3 ⇒ 2^4 ⇒ 2^5... 2n n= nombre de générations
Nf = Ni x 2^n
◦ Nf = population finale
◦ Ni= population initiale
◦ n = nombre de générations
2) Temps nécessaire au dédoublement de la population ◦ g = (T2-T1)/n ◦ Unités: min. ou hr./ génération g = (T2 - T1)/[3.3 (log10 N2- log10 N1)]
3)
◦ constante de vitesse de croissance
moyenne
◦ k = 1/g ou n/(T2-T1)
◦ unités: génération/heure
◦ k: [3.3 (log10 N2- log10 N1)]/[(T2 - T1)]
Le taux de croissance permet de faire des comparaisons dans les différents milieux
Quelles sont les variations possibles du temps de génération en fonction du milieu ?
Quand le milieu est riche diminution de g
Quand le milieu est pauvre augmentation de g
La courbe de croissance microbienne.
Quelles sont les phases ?
Phase de latence, exponentielle, stationnaire et de mortalité
À noter que les courbe de croissance sont font dans des environnements in vitro
Description de la phase de latence
Les cellules s’adaptent au milieu, activité physiologique élevée
Début: pas d’augmentation de la population
Fin: Les cellules commencent à se diviser
La durée est variable selon l’âge, l’état physiologique, le milieu etc
Description de la phase exponentielle
Augmentation constance de la population où le temps de génération est constant aussi et minimal
Toutes les cellules sont identiques où le métabolisme est à son maximum.
Il n’y a pas de restriction des nutriments, courte durée
Description de la phase stationnaire
Ralentissement de la croissance où la population est croissante.
Les éléments nutritifs se raréfient et la concentration de substances toxiques augmente (acide lactique)
Les tailles et les compositions des cellules diffèrent (population hétérogène)
Formation d’endospores et durée variable
Description de la phase de mortalité/déclin
Chute constante de la population, absence de division cellulaire et disparition des éléments nutritifs
La concentration des déchets métaboliques est à son maximale
Durée variable ex E. coli est de 60 jours et plus
Qu’est-ce qu’une culture continue ?
C’est une culture en vase non clos où il y a un réacteur qui fait des ajouts constants de milieu frais, des éliminations du milieu épuisé et qui contrôle le pH, T, agitation etc.
Cela se fait dans un chémostat
Comment calculons-nous le taux de dilution dans une culture continue ?
Taux de dilution: Vol ajouté/Vol total/hr
(réacteur)
ex: 100 ml/heure dans réacteur de 1 litre
taux de dilution: 0.1 h^-1
2 litres/heure dans réacteur de 1 litre
taux de dilution: 2 h^-1
À noter aussi que le taux de croissance microbienne est calculé par le taux de dilution
Tx dilution = tx croissance ◦ conditions optimales Tx dilution < tx croissance ◦ conditions limitantes Tx dilution > tx croissance Augmentation du nombre de nutriments donc diminution de la pop bactérienne (wash out)
Pourquoi la culture continue est pertinente ?
Permet des condition de culture pratiquement in vivo
ex. Streptococcus salivarius
g in vitro: 30 minutes
g in vivo: 11 heures
Comment mesure-t-on la croissance microbienne ?
On peut y aller soit par énumération cellulaire, par quantification de la masse cellulaire de la pop ou par quantification d’une activité ou d’un constituant cellulaire
À quoi sert la chambre de Petroff-Hausser ?
Pour l’énumération cellulaire, compte des cellules dans un volume prédéterminé
25 carreaux: 1 mm2 /0.02 mm:0.02 mm3
◦ résultat x 50 x 103
0.02 mm3 x 50: par mm3
103 mm3 dans 1 cc ou 1 ml
Minimum d’équipement et rapide
La viabilité des cellules pour être compromise (??)
À quoi sert l’énumération électronique ? Et son explication
Envoie d’un débit contrôlé d’un laser visible/UV où est-ce que les fluorochromes vitaux sont activés
On fait le tri entre les cellules vivantes et ceux qui sont mortes
FACS (Fluorescence Activated Cell sorter)
Cette énumération se fait électroniquement, est rapide mais est très couteux
La limite est la taille des cellules
Permet la détection de spores dans l’air et caractérise les populations hétérogènes
À quoi sert l’énumération des unités viables ? Et son explication
C’est économique, en utilisant peu d’espace et de temps (24 hrs, 21 jrs, 6 mois)
Ce fait sur les organismes viables
Peut se faire sur une population diluée
Population très diluée = filtration
Cette technique se fait par dilutions séquentielles suivi d’un étalement
On compte en nombre d’unités viables (UFC: unités formatrices de colonies)
Moins de 1% des espèces sont cultivables
À quoi sert la méthode turbidimétrique ? Et son explication
Un trouble de corps bactériens absorbent ou dispersent la lumière
Cela peut donc être calculé avec un spectrophotomètre (lumière absorbée)
Cette méthode est rapide et peut se faire sur des cellules mortes ou vivantes
Utilisation de routine dans les laboratoires
Explication de la méthode moléculaire
On extrait l’ADN d’une bactérie
On amplifie la séquence spécifique de l’ADN avec des enzymes (PCR: polymerase chain reaction) ce qui augmente le nombre de copies
Cela a pour effet de quantifier les organismes non cultivables et quantifié aussi plusieurs organismes aussi. Rapide
Appareil est couteux, on ne sait pas si ce sont des cellules vivantes et cela prend beaucoup de temps pour la mise au point
Comment fait-on pour déterminer le poids sec de cellules ?
On fait une filtration en plus d’un séchage à 100-150 C
Lorsque le séchage est complet on obtient le poids sec à l’aide d’un graphique
Cette méthode est bien utile pour les bactéries agrégées ou formant des hyphes (population à densité élevée) Ex: ◦ Mycobacterium ◦ Streptomyces ◦ Mycètes
Comment fait-on pour quantifier une activité ou un constituant cellulaire ?
On peut procéder par détermination chimique et faire une application spécialisée sur des composés représentatifs comme: ◦ Azote total (a.a. nucléotides) ◦ Peptidoglycane ◦ ADN ◦ ATP ◦ Produits finaux de fermentation
Quelles sont les méthodes de mesure à préconiser en fonction des cellules ?
Aucune méthode n’est malheureusement universelle
Les plus fréquentes sont les unités viables et la turbidimétrique
Lorsqu’il y a une croissance bactérienne la moléculaire est préconisée
