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UFM Constantine. Faculté SNV

Filière Sciences Biologiques L2 Sciences Biologiques.

4^èmeSemestre. UEF : Microbiologie

Contenu du chapitre 1. Les types trophiques

2. Les paramètres physicochimiques 2.1 La température

2.2 Le pH

2.3 La pression osmotique 2.4 Les besoins en oxygène

Chapitre trois : La nutrition bactérienne

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Chapitre trois : La nutrition bactérienne

Introduction

"Toutes" les bactéries sont capables de synthétiser leurs propres macromolécules et constituants cellulaires à partir de nutriments simples (présent dans la nature ou bien dans les milieux de culture).

L'utilisation de ces nutriments par lemétabolisme cellulairebactérien permet - au niveauanabolique :la biosynthèse de constituants bactériens structuraux

(membrane, paroi,...) et fonctionnels (enzymes, coenzymes,...);

- au niveau catabolique : la production d'énergie chimique (Adénosine TriPhosphate ou ATP) et de métabolites intermédiaires ; ces deux types de

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Chapitre trois : La nutrition bactérienne

1. Les types trophiques

Selon les besoins élémentaires et énergétiques des bactéries, on distingue divers types physiologiques appelés types trophiques.

Les types trophiques ont un intérêt primordial dans la classification bactérienne.

Critères utilisés pour définir les types trophiques

 La source d'énergie (lumineuse ou chimique)

 La source de carbone (nature organique ou inorganique)

 la nature du donneur d'électrons (mineral ou organique)

 besoins en facteurs de croissance

Dr. OULMI L. Chapitre trois/ Page 2

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PHOTONS NUTRIMENTS

Energie chimique Energie lumineuse

CAPTURE + TRANSFORMATION

ATP, GTP, ...

Organismes

CHIMIOTROPHES Organismes

PHOTOTROPHES

Classification par rapport à la source d'énergie

Chez les procaryotes, l'énergie utilisée peut être de l'énergie lumineuse (photons) ou de l'énergie chimique (énergie contenue dans les liaisons covalentes entre atomes).

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Réducteur XH2

Oxydant X

2H⁺+2e^-

minéral organique

photo

lithotrophe

photo

organotrophe Donneur

d'électrons

=

Organismes PHOTOTROPHES

H₂S: (bactéries verte pourpre).

formate, acétate, éthanol, arginine, ...

pour (Rhodospirillum).

H₂O: cyanobactéries

Classification par rapport à la source d'énergie et les donneurs d’électrons

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Organismes CHIMIOTROPHES

Réducteur XH2

Oxydant X

2H⁺+2e^-

minéral organique chimio

lithotrophe chimio organotrophe Donneur

d'électrons

le couple Fe²⁺/ Fe³⁺pour Thiobacter ferroxydans

les couples S₂0₃^2-/ SO₄^2-ou H₂S / SO₄^2-

pour les Thiobacillus

(responsables par production d'HSO de la corrosion des métaux et du béton).

le glucose pour Les bactéries d'intérêt médical qui sont presque toutes chimioorganotrophes.

Classification par rapport à la source d'énergie et les donneurs d”électrons

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Classification par rapport à la source de carbone

Suivant la nature organique (molécule produite seulement par un être vivant) ou inorganique (dioxyde de carbone ou ions hydrogénocarbonates) de la source de carbone prélevée dans le milieu par la bactérie, on décrit deux types nutritionnels différents :

Les autotrophes

La source de carbone est le dioxyde de carbone (CO₂) de l'air ou les ions carbonates (CO₃^2-) et monohydrogénocarbonates (HCO₃^-) du milieu. Les autotrophes sont très fréquent chez les chimiolithotrophes et l'ensemble des phototrophes. Ces bactéries sont peut exigeantes en besoins nutritifs.

Les hétérotrophes

La source de carbone est une molécule organique. Tous les chimioorganotrophes sont hétérotrophes.

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Classification par rapport aux besoins en facteurs de croissance

Souche prototrophe, lorsqu'elle est capable de synthétisé les composés organiques indispensable à sa croissance.

Souche auxotrophe,lorsqu'elle est incapable de synthétiser un (ou plusieurs) nutriment essentiel à sa croissance. Les bactéries exigent la présence de ces composés dans leur milieu (acides aminés, acides gras, vitamines et bases azotés).

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2. Les paramètres physicochimiques

Pour une bonne croissance, les bactéries ont besoins de certaines conditions physico-chiquescomme :

• La température (T°) ;

• Le potentiel hydrogène (pH) ;

• L’oxygène (O₂);

• La disponibilité de l’eau (Aw : Activity of Water)

Ces paramètres influencent profondément la multiplication et le métabolisme bactérien. Ils peuvent empêcher, inhiber, ou favoriser la multiplication bactérienne.

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Topt

croissance maximale

Tmin Tmax

Le rendement de la croissance bactérienne : (r)

La température minimale (Tmin) est la température la plus basse à laquelle l’espèce peut se développer.

La température maximale (Tmax) est la température la plus élevée à laquelle l’espèce peut encore se développer. Au delà de cette valeur, l’arrêt totale de la croissance.

La température optimale (Topt) est la température à laquelle l’espèce croît le plus rapidement.

Les valeurs cardinalessont les valeurs minimales, optimales et maximales des facteurs environnementaux

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2. Les paramètres physicochimiques

2.1 La température

Selon la température optimale de développement et l’intervalle de croissance, les bactéries sont classés en troisgrands groupes :

• Les psychrophiles(psychro: froid ; phile : ami) : Toptsituée aux alentour de 10 °C et un intervalle de croissance ]0 °C 20 °C[.

• Les mésophiles(méso: moyen) : T^optaux alentours de 35/40 °C et un intervalle de croissance ]20 °C 40 °C[.

• Les thermophiles(thermo: chaud) : T^optaux alentour de 45/60 °C et un intervalle de croissance entre ]40 °C 70 °C[.

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Température (°C)

Croissance bactérienne

-10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Psychrophiles

mésophiles Thermophiles

Les contaminants des produits laitiers.

Les bactéries pathogènes, de la peau, des muqueuses…

Les bactéries des sources thermales

Remarque:

Les valeurs des limites maximale et minimale de température et les valeurs des températures optimale de croissance ne sont pas définis de façon rigoureuse.

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Il existe d’autres groupes de microorganismes comme :

Les psychrotrophes qui peuvent se développer à 0 °C (intervalle de température ]0 °C-35 °C[, mais la Topt est comprise entre 20 et 30 °C ;

Les hyperthermophilesqui se développent dans un intervalle de croissance ]60 °C-115 °C [ avec un optimum aux alentour de 80 °C comme les Archéobactéries.

Température (°C)

Croissance bactérienne

-10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Psychrophiles

mésophiles Thermophiles Psychrotrophes

Hyperthermophiles

Remarque : Les bactéries des océans et de glaciers vivent à des température inférieur à 0 °C, elles sont dites : bactéries cryophiles.

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2.2 Le pH

Selon les valeurs du pH des milieux, nous avons trois catégories de bactéries : Les bactéries neutrophilesqui se multiplient en milieu neutre ou légèrement alcalin (6,5 < pH < 7,5) avec un optimum de 7 à 7,5. Ces le cas de la majorité des bactéries.

Les bactéries acidophiles qui se multiplient en milieu à pH entre 3 et 6.

Exemples: Lactobacillusa un pHopt= 6

Les bactéries alcalophiles ou basophilequi se multiplient en milieu à pH entre basique. Exemple : Vibrioa un pH^opt= 9.

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2. 3 La pression osmotique

selon la sensibilité à la pression osmotique

Bactéries non halophiles Bactéries halophiles

Une croissance dans un milieu de concentration en NaCl inférieure à 2M.

Ex: Escherichia coli

Une exigence d’une forte concentration dans les milieux, supérieure à 5M Ex: Halobacterium salinarum Bactéries halotolérantes

tolèrent des concentrations modérées de NaCl mais non obligatoires pour leur croissance.

Ex: Staphylococcus aureus

Remarques :

 Les bactéries cultivant sur milieux sucrés sont appelées osmophiles.

 Aw est une valeur qui mesure la quantité d’eau libre dans le milieu qui est indispensable aux réactions biologiques des bactéries. Ce paramètre est inversement proportionnel à la pression osmotique.

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2.4 Les besoins en oxygène

En fonction des besoins en oxygène,

1/ les bactériesaérobies strictes: ne se développent qu’en présence d’oxygène.

2/ Les bactériesanaérobies strictes: exigent une absence totale de l’oxygène.

3/ Les bactéries aéro-anaérobie facultatives(AAF) : peuvent se développer en présence ou en absence d’oxygène.

4/ Les bactéries microaérophiles: peuvent croître lorsque la pression partielle d'oxygène est faible.

5/ Les bactéries anaérobies aérotolérantes: se développent en présence et en absence d'oxygène mais sans l'utiliser.

Besoin d’O2

Préfère l’O2

L’O2est toxique

Indifférence à l’O2

Besoin d’une faible [O2]