Module 5: Croissance et divisions des cellules bactériennes et dynamique d'évolution des populations bactériennes Flashcards
Quel est le but de la croissance bactérienne?
Obtenir une population très élevée en favorisant la reproduction.
Note: il n’y a pas d’échange d’ADN. La population est uniforme au niveau génétique.
Nommez les différents mécanismes bactériens de division cellulaire.
- Fission binaire (scissiparité)
- Bourgeonnement
- Fragmentation d’hyphes
- Formation d’exospores
Expliquez le mécanisme bactérien de division cellulaire suivant: fission binaire.
- La cellule mère s’allonge
- Formation d’un septum au centre
- Séparation des 2 cellules filles indentiques
Expliquez le mécanisme bactérien de division cellulaire suivant: bourgeonnement.
À une extrémité de la cellule mère, il y a un renflement qui augmente de volume
- Le bourgeon grossi jusqu’à qu’il soit de la même taille que la cellule mère
- Ensuite il y a formation du septum et séparation des deux cellules.
Chez Hyphomicrobium il y a formation d’une structure ressemblant à un tube avent la formation du bourgeon.
Expliquez le mécanisme bactérien de division cellulaire suivant: fragmentation d’hyphes.
- Une cellule filamenteuse (hyphe)
- Une cellule va croitre former une longue cellule filamenteuse (hyphe)
- Lorsqu’elle atteint une taille critique elle va former plusieurs septums simultanément.
Note: la cellule mère n’existe plus.
Expliquez le mécanisme bactérien de division cellulaire suivant: formation d’exospores.
- Fragmentation à l’extrémité des hyphes
- Longues cellules filamenteuses forment des cellules plus courtes (ex. Coccobacilles)
- L’hyphe demeure présente
Note: pas des structures de résistance. elles ont la même résistance que l’hyphe.
La fission binaire est le mécanisme le plus commun chez quelles espèces?
Escherichia coli
Bacillus subtilis
Enterococcus faecalis
Le bourgeonnement est le mécanisme le plus commun chez quelles espèces?
Rhodopseudomonas acidophila
Hyphomicrobium vulgare
Listeria monocytogenes
La fragmentation d’hyphes est le mécanisme le plus commun chez quelles espèces?
Nocardia
La formation de d’exospores est le mécanisme le plus commun chez quelles espèces?
Streptomyces
Décrivez les différentes étapes de la formation du septum.
(Étape prélimiaire: La duplication du chromosome)
- Invagination de la membrane cytoplasmique
- Croissance du peptidoglycane dans l’invagination de la membrane
- Cloisonnement des cytoplasmes
- Séparation des deux cellules filles
Expliquez l’hypothèse concernant la ségrégation des chromosomes dans les cellules filles.
Hypothèse: le mésosome
- Site d’attachement des chromosomes
- Formation de 2 mésosomes
- Croissance de la membrane cytoplasmique entre les mésosomes
Expliquez l’approche moléculaire concernant la ségrégation des chromosomes dans les cellules filles.
- Protéines ParA et ParB (partition/partage)
Elles migrent vers les pôles cellulaires
Il y a interaction avec parS près d’oriC-chromosome - Protéine MreB: apparentée au cytosquelette procaryote (similaire à l’actine)
Elle a un assemblage en spirale qui déplace les chromosomes et interagissent avec ParA/B oriC
Comment se forme le septum?
- Protéine FtsZ détermine le site de formation et induit l’invagination de la membrane
- Anneaux concentriques
- échafaudage au site de formation du septum
Expliquez comment la fonction de la protéine FtsZ a été découverte.
- Observation des mutants ftsZ (filaments température sensibles)
- Il a eu formation de longues cellules filamenteuse à T° non-permissives
ftsZ-: réplication +, ségrégation +, septum-
Comment la cellule localise-elle le site de formation du septum?
- gènes min
- MinCD inhibent l’assemblage de FtsZ ce qui influence le site de formation du septum
Expliquez comment la fonction de la protéine MinCD a été découverte.
- Observation de mutants “minicell”
- Cellules sans les gènes min
min-: formation d’un septum excentrique ce qui crée une mini cellule
Quelle est la formule utilisée pour calculer la population finale?
N = N₀ x 2ⁿ
N = population finale N₀ = population originale n = nombre de générations
Quelle est la formule utilisée pour calculer le nombre de générations?
n = 3.3 (log N - log N₀)
Qu’est-ce que le temps de génération?
Le temps nécessaire au doublement de la population (g).
Quelle est la formule utilisée pour calculer le temps de génération? Quelles sont les unités?
g = (T₂-T₁)/n
Formule combinée:
g = (T₂-T₁)/3.3 3.3 (log N₂ - log N₁)
Unités: min/génération ou h/génération
Quelle est la relation entre le temps de génération et le milieu?
Milieu riche g ⇓
Milieu pauvre g ⇑
Qu’est-ce que le taux de croissance?
La constante de vitesse de croissance moyenne (k).
Quelle est la formule utilisée pour calculer le taux de croissance? Quelles sont les unités?
k = 1/g k = n/(T₂-T₁)
Unités: génération/heure
Quelles sont les caractéristiques de la phase de latence?
- Activité physiologique élevée
- Adaptation des cellules au milieu
- Début: pas d’augmentation de la population
- Fin: les cellules commencent à se diviser (non synchronisées ⇒ courbe)
- Durée variable: dépend sur l’âge, l’état physiologique, le milieu, etc
Quelles sont les caractéristiques de la phase exponentielle de croissance?
- Graphiquement = une droite
- Augmentation constante de la population
- Temps de génération constant et minimal (Détermination de g ou k)
- Toutes les cellules sont identiques
- Métabolisme au maximum
- Pas de restriction des nutriments
- Durée courte
Quelles sont les caractéristiques de la phase stationnaire de croissance?
- Ralentissement de la croissance
- Densité maximale de la population: 5-15 x 10⁹ cellules/ml
- Population constante
- Éléments nutritifs se raréfient
- Concentration ⇒ de substances toxiques (déchets métaboliques) ⇒ Ex. Acide lactique
- Tailles et compositions des cellules différentes: Population hétérogène
- Formation d’endospores
- Durée variable
Quelles sont les caractéristiques de la phase de mortalité/déclin?
- Chute constante de la population
- Absence de division cellulaire
- Disparition des éléments nutritifs
- Concentration maximale de déchets métaboliques
- Durée variable: Neisseria gonorrhoeae ⇒ 72 hrs; Escherichia coli ⇒ 60 jours et +
Quel est le nom de l’appareil utilisé pour reproduire une croissance in vivo? Comment fonctionne-t-il?
- Chémostat
- Culture en “vase non clos”
- Réacteur à volume fixe
- Ajout constant de milieu frais
- Élimination du milieu épuisé
- Contrôle du pH, la température, l’agitation, les gaz…
Qu’est-ce que le taux dilution? Quels sont ses unités?
- Le contrôle du débit d’arrivée du milieu
- Vol ajouté/vol total/hr
Expliquez comment le contrôle de croissance par le taux de dilution affecte la courbe de croissance.
Les cellules seront toujours en phase exponentielle. La pente peut varier.
Donnez les conditions lorsque:
Taux dilution = Taux croissance
Conditions optimales
Donnez les conditions lorsque:
Taux dilution < Taux croissance
Conditions limitantes
- Cellules se divisent plus lentement
- Faible accumulation de déchets
Donnez les conditions lorsque:
Taux dilution > Taux croissance
Lavage
Élimination de la population à long terme
Il existe trois types de mesure de la croissance bactérienne. Nommez-les.
- Énumération cellulaire
- Quantification de la masse cellulaire de la population
- Quantification d’une activité ou d’un constituant cellulaire
Il existe plusieurs méthodes d’énumération cellulaire. Nommez-les.
- Chambre de Petroff-Hausser
- Énumération électronique
- Énumération de unités viables
- Méthodes turbidimétriques
- Méthodes moléculaires
Expliquez comment la chambre Petroff-Hausser fonctionne.
- Comptage de cellules dans un volume prédéterminé
- 25 carreaux: 1 mm²/0.02 mm: 0.02 mm³
on multiplie ensuite le résultat x 50 et par x 10³
Nommez des avantages de la chambre Petroff-Hausser.
- Rapide
- Minimum d’équipement nécessaire
Nommez un point faible de la chambre Petroff-Hausser.
On ne peut pas distinguer entre les cellules vivantes et mortes.
Expliquez comment fonctionne l’énumération électronique.
- Cytométrie en flux
- Débit contrôlé par un laser visible ou UV
- Capacité de distinguer les cellules vivantes des cellules mortes à l’aide de fluorochromes et de les trier (FACS)
Nommez les points forts de l’énumération électronique.
- Rapide
- Permet la détection de spores dans l’air
- Permet la caractérisation des populations hétérogènes
Nommez un point faible de l’énumération électronique.
- Couteux
- sensibilité limité par la taille des bactéries
Expliquez comment fonctionne l’énumération des unités viables.
- Dilutions et étalement (en profondeur ou en surface)
- 30 à 300 colonies par pétri
Expliquez comment fonctionne les méthodes turbidimétriques.
- Corps bactériens: trouble
- Mesure de l’absorption/dispersion de la lumière par spectrophotométrie
Nommez les points forts des méthodes turbidimétriques.
- Rapide
- Appareil avec autres utilisations
- Conditions standardisées: même espèce, même milieu
- Courbe de référence/étalon (DO/UFC)
Nommez un point faible des méthodes turbidimétriques.
- Impossible de déduire la viabilité des cellules
Expliquez comment fonctionne les méthodes moléculaires (PCR et PCRq).
- Extraction de l’ADN total
- Amplification enzymatique d’une séquence spécifique d’ADN
PCR augmente le nombre de copies d’un gène.
PCRq: PCR quantificatif
Nommez les points forts des méthodes moléculaires.
- Rapide
- Quantification d’organismes non cultivables
- Quantification simultanée de plusieurs organismes
Nommez un point faible des méthodes moléculaires.
- Appareils couteux
- Spécificité de ce qui est amplifié
- Spécificité des séquences: longue mise au point
Expliquez la méthode de quantification de la masse cellulaire de la population.
- Détermination du poids sec
- Filtration + séchage 100 à 150°C
- Courbe de référence/étalon (poids sec vs UFC)
- Méthode de choix pour les bactéries agrégées ou formant de hyphes
Quelles sont les différentes méthodes de quantification d’une activité ou d’un constituant cellulaire.
- Toutes des méthodes chimiques
- Composé représentatif (azote total, peptidoglycane, ADN, ATP, produits finaux de fermentation)
Vrai ou faux: il n’existe aucune méthode de mesure de croissance universelle.
Vrai.
Quelles sont les méthodes de mesure de croissance les plus fréquemment utilisées?
- Unités viables
- Turbidimétrique
