Chapitre III : physiologie bactrienne I. les besoins nutritifs bactriens. Relation avec le type trophique...................................... 3 1. les besoins lmentaires ..................................................................................................... 3 2. les facteurs de croissance ................................................................................................... 4 3. les besoins nergtiques ..................................................................................................... 4 4. la source dlectrons........................................................................................................... 4 5. la classification des bactries ............................................................................................. 4 II. les milieux de culture .......................................................................................................... 4 1. les constituants fondamentaux des milieux de culture ....................................................... 5 2. la classification des milieux de culture .............................................................................. 5 3. le dveloppement bactrien ................................................................................................ 9

III. les facteurs physiques influenant la croissance bactrienne ...................................... 10 1. la temprature ................................................................................................................... 10 2. le pH ................................................................................................................................. 11 3. loxygne .......................................................................................................................... 13 4. la pression osmotique ....................................................................................................... 14 5. la pression mcanique ...................................................................................................... 15 6. lhumidit ......................................................................................................................... 15 IV. les techniques dtudes de la croissance bactrienne.................................................... 16 1. la multiplication bactrienne ............................................................................................ 16 2. la mesure du nombre de cellules ...................................................................................... 16 3. la mesure de la biomasse .................................................................................................. 17 V. la croissance en milieu non renouvel.............................................................................. 17 1. la courbe de croissance..................................................................................................... 17 2. les paramtres dtats de la croissance ............................................................................. 18

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3. physiologie des phases de la croissance ........................................................................... 18 4. modlisation mathmatique.............................................................................................. 18 VI. mode de vie des bactries ................................................................................................ 18 1. recherche de nourriture par chimiotactisme ..................................................................... 19 2. les biofilms ....................................................................................................................... 19

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Chapitre III : physiologie bactrienne

I. les besoins nutritifs bactriens. Relation avec le type trophique Pour se dvelopper, les microorganismes ont besoins de 3choses. source dnergie source de carbone source dhydrogne et dlectrons 1. les besoins lmentaires les lments majeurs Reprsente 95% du poids sec de la bactrie. Carbone, azote, hydrogne, oxygne, soufre, phosphore Ces lments majeurs sont de concentrations proches du g.L Carbone, oxygne, hydrogne : besoin qui est satisfait partir dune mme molcule. Un microorganisme autotrophe est capable de synthtiser es mtabolites partir dlments minraux. Il na pas besoin de substances organiques. La source de carbone sera le dioxyde de carbone. Un microorganisme htrotrophe exige une source de carbone plus complexe afin de synthtiser tous ces mtabolites. Il est incapable de synthtiser tous ces mtabolites partir dlments minraux. Azote : synthse acides amins et des bases azotes et certains glucides. Soit elle est commune la source de carbone soit une molcule spcifique. Certaines bactries sont capables de fixer lazote atmosphrique. Soufre et phosphore : le soufre sert la synthse des acides amins et vitamine. Le phosphore sert la synthse des phospholipides. La source principale est le phosphate inorganique. Les lments mineurs Fer, calcium, sodium, potassium Rentre dans la synthse de cofacteurs et rentre dans la composition de la chane respiratoire. Les microlments Clnium, cuivre, nickel Elments indispensables pour la synthse de ces cofacteurs et coenzymes.

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2. les facteurs de croissance Dfinition Molcules indispensables au dveloppement des microorganismes mais il narrive pas les synthtiser. Il va falloir amener ce facteur de croissance dans le milieu. Acides amins ou vitamines Relation avec les types trophiques Microorganismes prototrophe capable de produire tous ses constituants carbons partir dune seule source de carbone. Une souche prototrophe est capable de synthtiser tous ces constituants cellulaires sur un milieu minimum. Microorganisme auxotrophe : bactrie incapable de synthtiser une ou plusieurs molcules. En gnral, on prcise lauxotrophie. 3. les besoins nergtiques Microorganisme phototrophe : microorganisme photosynthtique utilisant lnergie du rayonnement lumineux. Microorganisme chimiotrophe : utilisent lnergie de loxydation de produits chimiques, organiques ou minraux. 4. la source dlectrons Litotrophe : utilisent des substances minrales comme source dlectrons. Organotrophe : extraient les lectrons de composants organiques. 5. la classification des bactries Photolitotrophes : se dveloppent sur un milieu minral Photoorganotrophes : ncessite la prsence de matires organiques Chimiolitotrophe : bactries intervenant dans les cycles de matires Chimioorganotrophes : grosse catgorie de bactries

II. les milieux de culture Ce sont des prparations qui vont permettre le dveloppement de la bactrie. Le milieu doit apporter : Tous les lments dont la bactrie a besoin 4

Une source dnergie et des facteurs de croissance Un pH correct Une force ionique optimale

Les milieux de culture doivent permettre disoler les bactries, les identifier, les compter et les conserver. Un milieu qui ne contient que ce qui est absolument ncessaire au dveloppement de la bactrie se nomme un milieu minimum. 1. les constituants fondamentaux des milieux de culture Les extraits de viande : viande finement hache mis dans de leau et porter bullition. Aprs filtration, on garde le liquide. Bonne source dacides amins, de vitamines, et minraux. Les extraits de levures : levures de boulangerie hydrolyses. Bonne source dacides amins et de vitamines. Peptones et hydrolysats : matires protiques hydrolyses par des enzymes. Bonne source de carbone, hydrogne, oxygne, acides amins Les produits biologiques : ne doivent pas contenir des antibiotiques ; ils ne sont pas toujours autoclaves. Les indicateurs colors : ils changent de couleur en fonction du pH. Au dpart la couleur de la glose dpend du type dindicateurs et dpend du pH de la glose. Lors du dveloppement du microorganisme, le pH du milieu peut : Rester stable Descendre : cas des bactries qui utilisent des sucres et rejettent des acides Monter : la bactrie ne peut pas utiliser le sucre mais mtabolise des acides amins

Lagar : extrait dalgues rouge ayant des proprits glifiantes. Elle possde 3 proprits : Glifie les milieux dans lequel elle a t incorpore. Jamais dgrad par les bactries Se dissout dans leau 90C reste e surfusion jusqu 45C. A temprature basse, il y a glification. 2. la classification des milieux de culture Classification selon la consistance

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Milieux solides

Classification selon la consistance

Milieux semi solides

Milieux liquides

Classification selon leur composition

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Milieux semi synthtique(fraction connue et fraction inconnue)

Classification selon la composition

Milieux synthtiques (connait exactement la composition)

Milieux naturels (connait peu prs la composition)

Classification selon la complexit

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Milieux enrichis (composition et prparation complexe)

Classification selon la complexit

Milieux usuels (prparation et composition simple)

Classification selon leur utilisation

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Milieux slectifs

Milieux non slectifs Classification selon leur utilisation

Milieux de conservations

Milieux dorientations et didentificatio ns

Milieux denrichissem ents

3. le dveloppement bactrien En milieux liquides : apparition dun trouble. Le dveloppement peut apparatre sous diffrentes formes : Trouble homogne Sdiment au fond du tube Voile en surface Limpide

En milieux solide : formation de colonies. Observation macroscopique. Plusieurs critres : Taille Couleur Relief Contour Consistance

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Transparence Quand on mixe ces critres on obtient 3 types de colonies : R S N

III. les facteurs physiques influenant la croissance bactrienne La plupart des cellules animales sont organises en structure multicellulaire immerges dans un liquide isotonique qui les maintient un pH optimal. Les cellules vgtales sont souvent soumises des agressions mais ont une organisation multicellulaires et se spcialisent. Les bactries sont des organismes unicellulaires qui vivent dans des environnements qui changent brutalement. Ces modifications vont avoir un impact direct sur la physiologie bactrienne. Les bactries vont devoir sadapter trs rapidement des changements denvironnements. Certaines bactries sont devenues totalement indpendantes de leur environnement. 1. la temprature Impact de la temprature : la temprature va avoir un effet direct sur la vitesse des ractions mtaboliques. Chaque augmentation de 10C augmente par 2 la vitesse de raction enzymatique. Au-del dune certaine temprature, il y a dnaturation des protines, destruction des membranes cellulaires et mort de la bactrie. Les tempratures cordinales Minimale : pas de dveloppement Optimale Maximale

Ces tempratures changent selon le type de bactries. La temprature optimale est trs proche de la temprature maximale. Les catgories Msophiles : temprature optimale entre 30 et 37C temprature moyenne de croissance 20 et 40C Psychrophiles : temprature optimale : 10C Psychrotrophes : temprature optimale : 25C mais peuvent se dvelopper 0C Thermophiles : temprature optimale : 45 55C Thermophile extrmes : tempratures optimales : 70C Thermotrophes : temprature optimale : 30C mais peuvent se dvelopper 50C

Les mcanismes molculaires de ladaptation la temprature

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Sil y a baisse importante de temprature il y a risque de glification de membrane. Les bactries vont synthtiser de nouveaux acides gras au niveau des phospholipides, ces acides gras sont insaturs et vont permettre de maintenir la fluidit. Si la temprature augmente, il y a risque e dnaturation des enzymes. Les bactries vont synthtiser de nouvelles protines qui vont rsister la chaleur. Les techniques de laboratoire Pour cultiver une bactrie, on va se placer temprature optimale et constante. On peut utiliser le bain marie et des tuves, des frigos, boucles de rgulation (fermenteur). 2. le pH Impact du pH influence sur lactivit mtabolique. La synthse de lATP dpend du fonctionnement de certaines pompes anioniques. Une modification de pH altre le fonctionnement de ces pompes. Permabilit de la membrane : modification de lquilibre ionique de part et dautre de la membrane. Le milieu de culture contient des molcules intressantes pour le microorganisme. La modification du pH peut changer la charge de ces molcules. Si la charge des molcules change, il peut y avoir des problmes de transport.

Les catgories Le pH intracellulaire des microorganismes est denviron 7.

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Alcalophile (8.5 et11.5)

Classification des bactries

Acidophile (1et 5.5)

Neutrophile (5.5 et8)

Techniques de laboratoire On ajuste le pH du milieu de culture au pH de la bactrie que lon veut faire pousser. Lors de la croissance, le microorganisme : Mtaboliser un sucre et relarger des dchets acides donc le pH va baisser Mtaboliser les acides amins et relarger des dchets basiques donc le pH monte

Plus le microorganisme, plus le milieu devient toxique. On ajoute lors de la fabrication du milieu un tampon qui va minimiser les variations de pH. 3 cas : Culture non renouvele : culture en tube ou en erlenmeyer. Le pH va voluer au bout de quelques heures de culture et au bout de 24h le milieu devient toxique. Culture non renouvele en fermenteur : capteur de pH qui va mesurer le pH en continu. On a des pompes qui permettent dinjecter soit des produits alcalins soit acides. Le pH va rester constant. Culture renouvele : ajout sans arrt du milieu de culture. Le pH varie trs peu.

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3. loxygne Les catgories

Aro anarobies facultative

Anarobie arotolrante Classification des bactries

Micro arophile

Arobies strictes

Anarobies strictes

Dtermination du type respiratoire Glose solide prsente en tube crayon Chauffer le tube 100 C Laisser refroidir le tube 50 C Ensemencer le tube avec la bactrie sur toute la glose Incuber

Les effets de loxygne

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Arobies strictes : loxygne est laccepteur final dlectrons. Chez les bactries, il existe de la respiration anarobie, laccepteur final dlectrons est autre chose que loxygne. Pour les autres, loxygne est plus ou moins toxique. Les techniques au laboratoire Pour les bactries arobies strictes et les anarobies facultatives, on injecte de loxygne en fermenteur. Pour les anarobies strictes, on va les cultiver en absence doxygne en ajoutant un rducteur. On cultive ces bactries dans un sac hermtique, en jarre anarobie. 4. la pression osmotique Les effets de la pression osmotique. Les bactries sont trs rsistantes aux variations de pression osmotique. Si on met la bactrie dans un milieu hypotonique, leau va rentrer mais la bactrie va tre protge grce sa paroi. Si on met la bactrie dans un milieu hypertonique, la bactrie va synthtiser des soluts trs forte concentration et donc leau arrte de sortir. Les catgories

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Les halotolrantes

Classification des bactries

Les non halophile [NaCl]