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croissance et nutrition bactérienne

CENTRE ANTI CANCER – BATNA
COURS DE RESIDANAT 1ERE ANNEE
LABORATOIRE DE MICROBIOLOGIE
MEDICALE
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I.
NUTRITION :
-Pour qu’une bactérie puisse vivre et se reproduire elledoit trouver dans son
environnement de quoi satisfaire ses besoins nutritifs.
-La Nutrition bactérienne étudie les besoins nécessaires au fonctionnement et à la
croissance de la bactérie , ainsi que les facteurs physico-chimiques susceptibles de les
influencer .
A- Besoins élémentaires:
95% du poids sec bactérien correspond à quelques éléments majeurs ( Macro-éléments):
 L’eau : Besoin majeur : 75 à 80% du poids total de la cellule bactérienne.
 C’est une source d’H2 et d’O2.
 Nécessaire pour de nombreuses réactions d’hydrolyse
 Permet le transport des nutriments dans le cytoplasme.
 Entre dans la composition de tous les milieux de culture.
 Le Carbone: éléments constitutif le plus abondant de la bactérie.
 Le plus simple des composés carbonés: CO2.
 On distingue:
o Les bactéries capables de se développer en milieu inorganique contenant le
CO2 comme seule source de carbone: Bactéries Autotrophes
o Les bactéries Exigeant des composés organiques comme source de carbone
(exp : polysaccharides) Bactéries Hétérotrophes.
 L’Azote: entre dans la composition des protéines
 Les éléments minéraux:
o Phosphore: Il entre dans la composition des acidesnucléiques, de nombreux
coenzymes et de l’ATP. Il permet la récupération , l’accumulation et la
distribution de l’énergie dans la cellule .
o Soufre: Il entre dans la composition de certains acides aminés et des protéines.
o Na, K, Mg et Cl : interviennent dans l’équilibre physicochimique de la cellule.
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o Fer : pour les
enzymes ou les
coenzymes (Fer
des
cytochromes.)
o -D’autres à l’état
de traces, souvent
apportés par l’eau
«oligoéléments»
(5%) : Cu, Zn
,Mn, Co , Ca…
B. Besoins énergétiques :
Ils couvrent les dépenses engagées dans les
processus catabolisme et de biosynthèse.
 Les bactéries peuvent utiliser comme source
d'énergie
 Soit l'énergie lumineuse : bactéries
Phototrophes.
 Soit l'énergie fournie par les processus
d'oxydo-réduction : bactéries chimiotrophes.
Sources d'énergie
Les bactéries Phototrophes font appel à des composés minéraux ou organiques comme
sources
d'électrons.
 Si le substrat oxydable est minéral, la bactérie est dite Photolitotrophe (comme le
font les végétaux) Exemple: les bactéries sulfureuses pourpres ou vertes.
 Si le substrat oxydable est organique, la bactérie est dite Photo-organotrophe.
Exemple: les bactéries pourpres non sulfureuses
 Les bactéries Chimiotrophes utilisent des composés minéraux ou organiques comme
"donneurs
ou
"accepteurs
d'électrons".
Si le donneur d’électrons est un corps minéral, la bactérie est dite Chimiolithotrophe.
Si le composé est organique, la bactérie est dite Chimio organotrophe =˃ Bactéries
pathogènes d’intérêt médical.
C. Substances spécifiques: ou « Facteurs de croissance »
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Métabolites essentiels dont certaines bactéries ont besoin et qu'elles sont incapables de
synthétiser
par
défaut
enzymatique.
 Ca peut être des Acides aminés, des bases puriques et pyrimidiques ou des vitamines.
 Les bactéries exigeant des facteurs de croissance sont appelées Auxotrophes.
Exemple : Haemophilus influenzae qui ne peut cultiver que sur milieu enrichi au sang
(facteurs
V
et
X)

Les
bactéries
non
exigeantes
sont
dites:
Prototrophes.
Exemple : E.coli n'exigeant aucun facteur de croissance, se multiplie sur milieu minimum.
Les
facteurs
de
croissance

Sont
actifs
 Sont étroitement spécifiques.
présentent
à
des
caractères
concentration
communs:
infirme.
D. Facteurs influençant la croissance :
1/- Les facteurs physiques: les nutriments doivent être apportés à la bactérie dans les
conditions d’environnement qui lui conviennent, sinon, ils peuvent l’inhiber.
a. La température: Selon le comportement de la bactérie vis-à-vis de la température, on
distingue:
 Les bactéries mésophiles: T°Optimale de croissance = 20°C -40°C
Bactéries pathogènes+++.
 Les bactéries thermophiles: T°=45°C -65°C .bactéries des sources thermales. Exp:
Bacillus et Clostridium.
 Les bactéries psychrophiles: T° = 0°C =˃ bactéries contaminent les produits laitiers, les
produits biologiques (sang et dérivés).
Exp: Pseudomonas, Acinetobacter
 Les bactéries cryophiles:
T°Optimale de croissance < à
0°C.
bactéries des océans et des
glaciers.
b. PH :
 Les bactéries préfèrent un pH
neutre ou légèrement alcalin (7 –
7.5).
Exemples: E.coli cultive entre
pH 5 et pH8.
 Solutions Tampons : Sont
inclus dans les milieux de culture
afin d’éviter les brusques
variations de pH dues aux modifications chimiques résultant de la dégradation de substrats.
Les tampons phosphates sont les plus utilisés parce qu’ils:
 Permettent de garder le pH dans une large zone autour de 7.
4
 Ne sont pas toxiques.
 Représentent une source de
phosphore.
 Il existe aussi des bactéries :
- Alcalophiles qui préfèrent les pH
alcalins, cas du Vibrio.
- Acidophiles qui se multiplient mieux
dans des milieux acides, cas des
Lactobacillus.
c. La Pression Osmotique :
-Les bactéries tolèrent des variations de
concentration ionique grâce à la paroi
spécifique
des procaryotes(Muréine).
-Certaines bactéries tolèrent des
concentrations salines importantes
(Halotolérantes)
Exp:
*Enterococcus (6.5% Nacl) *Staphylococcus
aureus ( 7.5% Nacl)
d.
La
Pression
partielle
d’Oxygène
Etude
des
types
respiratoires
On utilise le milieu viande-foie (VF) régénéré et coulé en tube profond.
:
:
 Les bactéries aérobies ont obligatoirement besoin d'oxygène libre lors de leur métabolisme
énergétique (utilisent l'oxygène moléculaire comme accepteur final d'électrons).
exp
:
Pseudomonas
aeruginosa
 Les bactéries anaérobies ne peuvent se multiplier et survivre qu'en l'absence d'oxygène
(O2
toxique).
exp:
Clostridium
botulinum.
 Les bactéries aéro-anaérobies peuvent croître aussi bien en présence qu'en absence
d'oxygène.
exp
:
Entérobactéries.
 Les bactéries anaérobiesaérotolérantes
tolèrent
l'oxygène mais leur croissance
est meilleure en anaérobiose.
exp:
Streptococcus
spp.
 Les bactéries microaérophiles ont besoin d'une
faible tension d'oxygène, elles
ne supportent pas une tension
en
oxygène
équivalente
à
celle
de
l'air.
exp: Campylobacter jejuni.
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II.
CROISSANCE BACTERIENNE :
- Accroissement ordonné de tous les composants de la
bactérie.elle se manifeste par une augmentation numérique des
cellules bactériennes et non pas une augmentation de taille
comme chez les organismes supérieurs (homme, animal, plante).
 Les bactéries sont des organismes asexués dont la reproduction
a lieu par division cellulaire ou reproduction binaire encore
appelée scissiparité. La reproduction se fait selon trois
phases :
 Allongement de la bactérie,
 Duplication des constituants,
 Séparation.
La croissance d’une bactérie placée dans les
conditions idéales de culture peut être définie par 02
constantes : Le temps de génération (G) : le temps
requis pour un dédoublement du nombre de bactéries.
Exps: E.coli: TG= 20mn, M.Tuberculosis: TG= 20 h.
Le taux de croissance (µ ): le nombre de division
par unité de temps. Exp: µ= 3 pour E.coli . µ= n /t (1h)
Au cours de la croissance, le milieu s’appauvrit en éléments nutritifs disponibles et
s’enrichit en produits du catabolisme, souvent toxiques.
1-
Techniques de mesure de la croissance bactérienne :
a-Dénombrement direct des bactéries:
 1-Numération totale :  Examen au microscope à l’aide d’une cellule hématimétrique. 
Mesure automatisée avec un compteur de particules.
b- Méthode d’épi fluorescence : Echantillon filtration coloration/acridine-orange 
lumière bleue Dénombrement Bactérien par Microscope à épi fluorescence.
2-Numération des cellules viables : Les bactéries cultivables forment des colonies sur un
milieu de culture approprié.
On compte les colonies
apparues sur un milieu gélosé
inoculé avec un volume
connu
d’une
suspension
bactérienne. Chacune de ces
colonies est supposée dérivée
d’une seule bactérie appelée
:unité formant colonie UFC.
b-Mesure de la biomasse:
6
1-détermination du poids sec: Technique longue et délicate. Microorganisme récolté par
Centrifugation ou par filtration sur membrane Lavage culot desséché Poids sec.
2-Mesure de la Densité optique (DO): On évalue la DO du milieu de croissance en
fonction du temps, à une longueur d’onde donnée.
c-Marqueurs chimiques: Dosage des protéines, DNA, ATP.
- Cinétique de la croissance bactérienne : L'étude de la croissance bactérienne dans le
temps peut être représentée sur un graphique en portant: * En ordonnée, les valeurs des
logs de la D.O du milieu de culture. * En abscisse, le temps (en heures).  La courbe de
croissance obtenue montre alors 6 phases:
 Phase I: Phase de latence : Accoutumance des bactéries à leur environnement,
synthèse des premières enzymes. Elle dépend de la nature du milieu de culture et de la
taille et la nature de l’inoculum : Le temps de latence est long dans un milieu
minimal synthétique inoculé avec des bactéries provenant d’un milieu riche contenant
de nombreux composés organiques. Il correspond au temps nécessaire à la bactérie
pour la synthèse d’enzymes supplémentaires nécessaires à la biosynthèse. Le
temps de latence est long dans un milieu minimal synthétique inoculé avec un petit
nombre de bactéries provenant d’un milieu identique : il correspond au temps
nécessaire pour la bactérie pour neutraliser certains produits toxiques=˃ce temps peut
être écourté par l’ajout d’un inoculum lourd.
 Phase II : phase d’accélération : avec augmentation de la vitesse de croissance, µ
tend vers son taux maximal.
 Phase III: Phase de croissance exponentielle : Le taux de croissance est constant, il
atteint la valeur maximale. Il est influencé par la T°, le PH, la nature et la [ ] des
aliments.
 Phase IV: Phase de ralentissement :épuisement du milieu de culture et accumulation
des déchets.
 Phase V: Phase stationnaire: masse bactérienne maximale :les bactéries vivent sur
leurs réserves. sa durée est variable souvent courte en milieu synthétique.
 Phase VI: Phase de déclin: La masse bactérienne décroît du fait de la lyse des
bactéries.
Croissance en Biofilm :
Les bactéries peuvent s'attacher aux surfaces, s'associer entre elles et s'entourer d'un
polymère organique pour constituer un biofilm, cela leur confère une plus grande résistance
aux produits d’hygiène et aux antibiotiques.  Les biofilms intéressent tous les domaines de la
microbiologie et de la médecine
(matériels
d'exploration,
matériels
implantés, muqueuses lésées), imposent
une réflexion en matière d’hygiène
hospitalière, de prévention et de
désinfection du matériel de soin .
modifications de la courbe de
croissance :
a-Croissance continue: Dans un milieu
non renouvelé, la phase exponentielle de
croissance ne peut durer que quelques
heures. Dans un but industriel (préparation de vaccins, d'anatoxines, vitamines…) il peut être
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nécessaire de prolonger cette phase en renouvelant constamment le milieu de culture et en
éliminant les produits du métabolisme ou déchets .
b- La diauxie: Se traduit par une courbe de croissance diphasique. On fournit à la bactérie 2
sources de carbone et d’ énergie. Exp : Milieu contenant du glucose et du lactose. La bactérie
utilise le glucose en premier, lorsqu’il sera épuisé et après un certain temps de latence, les
enzymes nécessaires à la dégradation du lactose serons mises en jeux.
La survie des bactéries:
1-État végétatif : Bactéries
vivantes et en croissance
Dans un milieu adéquat.
2-État de repos : Les cellules
sont vivantes et sans
croissance. Il correspond à
un minimum d’échange avec
l’extérieur .
3-La forme sporulée : État
particuliers de repos. C’est
une forme de résistance que
peuvent mettre en jeu
certaines bactéries.
Applications de la croissance bactérienne :
1. Le diagnostic bactériologique : Culture et identification des
germes à partir du prélèvement pathologique (urine , selle , sang ,
LCR…)
1.1 Culture et dénombrement bactérien :Le dénombrement est
d’une importance capitale . L’ensemencement d’un volume défini
d’échantillon sur milieu de culture gélosé permettra, après
dénombrement des colonies bactériennes obtenues après
incubation , de calculer le nombre de bactéries viables présentes
dans l’échantillon analysé. Le résultat est exprimé en Unités Formant Colonie par millilitre
(UFC/ml).
Les Systèmes pour hémoculture: Actuels 1-Systèmes non automatisés: Exp : Hémoculture
Signal (OXOID).
2- systèmes automatisés :  Détection d’un produit du métabolisme biochimique (CO2). Exp
: BACT/ALERT  Détection par technique colorimétrique.
1.2 Identification bactérienne : L'identification des bactéries est effectuée en utilisant
des milieux de culture dont la composition permet de mettre en évidence une activité
enzymatique par exemple.
1.3 Détermination de la sensibilité aux antibiotiques. L’étude de la croissance
bactérienne en présence de différents antibiotiques permet de définir pour chaque bactérie
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analysée un profil de sensibilité / résistance aux différentes molécules antibiotiques.
Automates d’identifications et d’antibiogrammes : A l'heure actuelle, des systèmes
automatisés plus sensibles effectuent des mesures photométriques en continu et peuvent
identifier les principales bactéries isolées en pratique médicale en moins de 5 heures.
2- Divers Contrôles Contrôle de la qualité microbiologique : Des aliments. Des eaux du
réseau de distribution. Des médicaments.
3-L’efficacité de la stérilisation : Mesure de l’inactivation bactérienne lors de stérilisation :
autoclave, en présence de désinfectants et des antiseptiques. (Tester la stérilisation par la mise
d’une bactérie qui sporule car généralement elle résiste au température élevée).
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