1 Chapitre quatre : La croissance bactérienne

(1)

1

UFM Constantine. Faculté SNV

Filière Sciences Biologiques L2 Sciences Biologiques.

4^èmeSemestre. UEF : Microbiologie

Contenu du chapitre

1. La définition de la croissance bactérienne 2. Les paramètres de la croissance

3. La courbe de croissance 4. Les milieux de cultures

4.1 La classification des milieux de culture selon la consistance 4.2 La classification des milieux de culture selon la composition 4.3 La classification des milieux de culture selon l’utilisation microbiologique

Chapitre quatre : La croissance bactérienne

Chapitre Quatre : La croissance bactérienne

Dr. OULMI L. Chapitre quatre/ Page 1

Chez les organismes pluricellulaire, la croissance conduit à une augmentation de la taille ou de la massed’un individu.

Chez les bactéries (organismes unicellulaire), la croissance aboutit à une augmentation du nombre des bactéries.

Dans un milieu où les conditions nutritionnelles et physicochimiques adéquates sont réunies, les bactéries se multiplient par fission binaire (division par scissiparité).

Chaque cellule donne naissance à deux cellules filles identique à la cellule mère.

1. La définition de la croissance bactérienne

Après un certain temps, une bactérie peut donner naissance à plus de un million de bactéries

(2)

2

Toutes les cellules ne se divisent pas au même rythme. La croissance ne se fait pas par palier, maisd’une façon continue.

N (nombre de cellules /ml)

n (nombre de générations)

1 2 3 4

N0

2N0

4N0

8N₀ 16N0

Synchrone Asynchrone

2. Les paramètres de la croissance

Les paramètres de la croissance sont aussi appelés constantes de la croissance : N : nombre de cellules au temps t ;

G : temps de génération ; µ : taux de croissance.

Dans un milieu favorable, une bactérie se multiplie indéfiniment. La croissance se fait selon une progression géométrique d’ordre deux : 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64,…

ou 2⁰, 2¹, 2², 2³, 2⁴, … 2ⁿ (n est le nombre de générations)

Nest le nombre de cellules en division au temps (t).

N = 2ⁿN_O

N₀: la taille de l’inoculum ou le nombre de bactéries initial.

n : le nombre de division.

Après 1 génération : N₁= 2 N₀

Après 2 générations : N₂= 2X2 N₀= 2²N₀ Après 3 génération : N₃= 2X2X2 N₀= 2³N₀ .

.

Après n générations : N = 2ⁿN₀

(3)

3

Le temps nécessaire au doublement du nombre de cellules : 1 bactérie pour produire 2 bactéries

4 bactéries pour donner 8 bactéries.

Il correspond au temps qui sépare deux divisions successives.

G = t/n

t : temps connu ; n : nombre de division

Le temps de génération est exprimé en heure ou en minute, spécifique à chaque espèce,

dépend des conditions environnementales.

Exemple : 20 minutes pour Escherichia coli, et 1000 minutes pour Mycobacterium tuberculosis.

2.1 Le temps de génération (G)

2.2 Le taux de croissance (μ)

Le nombre de divisions effectuées par unité de temps.

μ = n / t n : nombre de génération

Il exprime la vitesse de multiplication des bactéries.

L’unité est temps^-1: H^-1, min^-1

Remarque :

Le taux de croissance est l’inverse du temps de génération.

µ = 1 / G

(4)

4

3. La courbe de croissance

Dans un milieu non renouvelé, le volume du milieu est précis et les nutriments sont limités. Ilss’épuisent avec le temps : on parle d’une croissance en mode discontinu ou d’une croissance dans un système clos (fermé).

La courbe de croissance d’une bactérie est la représentation du nombre de bactéries en fonction du temps : courbe à six phases.

phase de latence phase d’accélération phase de croissance exponentielle

phase de ralentissement

phase stationnaire

phase de déclin

Le temps (t) Le nombre de cellules (N)

Remarque : La croissance en culture continue (système ouvert) ne sera pas traitée cette année.

3.1 La phase de latence

t₀à t₁ N = N₀ μ = 0

G tend vers l’infini

t1 t2 t3 t4 t5

N0

Nmax

taille de l’inoculum

Plusieurs facteurs sont à considérés:

Le germe étudié: certaine bactéries s’adaptent plus facilement au milieu que d’autre (facteur génétique).

La taille de l’inoculum: plus N₀est importante plus la phase de latence est réduite.

L’âge des bactéries : la phase de latence est courte avec des cellules jeunes. Un inoculum âgé peu contenir des cellules mortes ou à état physiologique peu favorable.

La composition du milieu : un inoculum prélevé d’un milieu de la même

composition que le milieu de fermentation se multiplie instantanément sans aucune phase de latence.

(5)

5

3.2 La phase d’accélération

3.3 La phase de croissance exponentielle

3.4 La phase de ralentissement ou décélération de t₁à t₂ N augmente

µ augmente G diminue

de t₂à t₃ N augmente avec le temps (t) de façon exponentielle, µ est maximal

G est minimal

de t₃à t₄

N augmente faiblement µ diminue

G augmente

N0

Nmax

t₁ t₂ t₃ t₄ t₅

N0

Nmax

3.5 La phase stationnaire

3.6 La phase de déclin de t₄à t₅

N est à son maximum (il reste constant) µ = 0

G tend vers l’infini

Le milieu devient de moins en moins favorable à la croissance.

Le nombre de cellules viables reste constant.

N diminue proportionnellement au temps.

Les cellules meurent et on peut définir un taux de mortalité.

Le taux de mortalité est très utilisé dans l’évaluation de l’efficacité des agents antimicrobien.

t₁ t₂ t₃ t₄ t₅

(6)

6

Le temps (t)

Le nombre de cellules (N)

Croissance cryptique

Dans certains cas, des bactéries survivantes peuvent amorcer une nouvelle phase de multiplication aux dépens des substance libérées par la lyse cellulaire :la croissance cryptique.

Les milieux de culture sont liquide ou solide (présence d’un polyoside, agar, extrait d’algues). Les milieux gélosés se liquéfient par chauffage à l’ébullition et se solidifient aux environs de 45 °C.

Aspects de la croissance sur milieu liquide 4. Les milieux de cultures

4.1 La classification des milieux de culture selon la consistance

La croissance bactérienne se traduit par la formation de

Aspects de la croissance sur milieu solide.

Troubles uniformes

colonies isolées (masse de descendants

accumulés) Nappe confluente

(dépôt d’un grand nombre de cellules)

dépôts voiles

superficiels

(7)

7

4.2 La classification des milieux de culture selon la composition

De composition complexe et mal définie, d’origine animale (lait, viande…) ou d’origine végétale (pomme de terre peptone de soja…)

Le bouillon nutritif: Extrait de viande de bœuf 5g Peptone 10g Chlorure de sodium 5g Eau distillée qsp 1000 mL

De composition constante et strictement définie de corps chimiques purs dans l’eau.

Très utilisés pour l’étude des besoins de la nutrition et des facteurs de croissance,…

Milieu ISP5:

K₂HPO₄ 1g

NH₄Cl 1g

CaSO4 1g

MgSO4 2g

Eau distillée qsp 1000 mL

De composition définis autant que possible de substance chimiques et de produits d’origines naturelle.

Milieu Drigalski:

Peptone 15g

Extrait de viande 3g Extrait de levure 3g Thiosulfate de sodium 1g Lactose 15g Cristal violet 0,005g Bleu de bromothymol 0,08g

Agar-agar 12g

Eau distillée qsp 1000 mL Milieux naturels

ou empiriques

Milieux synthétiques

Milieux Semi-synthétiques

4.3 La classification des milieux de culture selon l’utilisation microbiologique Les milieux d’isolement :destinés à favoriser la croissance d’une ou plusieurs espèces bactériennes. Ils peuvent être des milieux usuels de base, d’enrichissement ou bien milieux sélectifs ou électifs

Milieu sélectif: permet la croissance d’une espèce ou d’un groupe d’espèces bactérienne. La croissance des autres bactéries est inhibée.

Milieu électif : sur lequel on observe une culture abondante et rapide de certaines bactéries, alors que la plupart des espèces bactériennes s’y développent peu et lentement.

Milieux d’enrichissement : milieux liquides destinés à enrichir le milieu en germe recherché.

Les milieux de purification: peuvent être les même milieux d’isolement seulement on doit avoir un seul type de bactéries (souche pure).

Les milieux de conservation : milieux pauvres qui maintiennent les bactéries dans un état de ralentie.

Les milieux d’identification: permettent la mise en évidence des caractères différentielle entre des espèces ou des genres voisins