II. Développement et croissance des micro-organismes

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Microbiologie appliquée (SA1)
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II. Développement et croissance des micro-organismes
Lorsqu'on introduit une petite quantité de bactéries dans un milieu nutritif liquide et limpide, le milieu
devient trouble en quelques heures s'il est placé à 37°C. Ce trouble provient de la multiplication des
bactéries dans le milieu : les bactéries ont trouvé dans le milieu nutritif les substances nécessaires à leur
croissance.
I. Les conditions de vie des micro-organismes
I.1. Notion de milieu nutritif
Une bactérie est constituée de nombreux composants : protéines, lipides, glucides, ADN… (voir tableau
1). Afin de se diviser, elle doit trouver dans son milieu de vie les éléments nécessaires à la synthèse de ces
composants. Ces éléments sont appelés des nutriments : ce sont des substances que la bactérie puise dans
son milieu et qu'elle utilise pour produire ses constituants. Un milieu fournissant des nutriments à des
micro-organismes est appelé milieu nutritif.
Composants
% du poids sec (sans eau)
Protéines
55,0
Acides nucléiques (ADN, ARN)
23,6
Lipides
9,1
Glucides
2,5
Molécules complexes
6,0
Ions minéraux
1,0
Tableau 1 : composition chimique de la bactérie Escherichia coli.
Les bactéries peuvent donc obtenir leur constituants :
 soit en les prélevant directement dans leur milieu (s'ils y sont disponibles) ;
 soit en les fabricant à partir d'autres nutriments présents dans ce milieu.
Certains nutriments sont indispensables pour le micro-organisme, leur absence dans le milieu empêche le
développement de ce micro-organisme.
Une bactérie doit donc prélever dans son environnement tous les éléments chimiques dont elle est
constituée. Six éléments doivent se trouver en quantités importantes (carbone, hydrogène, oxygène, azote,
phosphore et soufre). De nombreux autres éléments sont nécessaires en quantités plus faibles (potassium,
sodium, magnésium, chlore, fer,…).
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I.2. Relations des micro-organismes avec l'oxygène : types respiratoires (tableau 2)
Les animaux ont besoin de dioxygène (O2) pour vivre, car celui-ci est nécessaire pour la respiration.
Certains micro-organismes sont dans ce cas : ils sont dits aérobies stricts.
D'autres micro-organismes peuvent se développer aussi bien en présence qu'en absence d'oxygène, ils
sont dits aéro-anaérobies.
De nombreuses bactéries ne tolèrent pas l'oxygène, et ne se développent qu'à l'abri de celui-ci. Ces
bactéries sont dites anaérobies strictes.
TYPE RESPIRATOIRE
AEROBIE STRICTE
AERO-ANAEROBIE
ANAEROBIE STRICTE
BESOIN EN O2
O2 nécessaire
Indifférence vis à vis de O2
O2 toxique
Tableau 2 : types respiratoires
II. Croissance et multiplication des micro-organismes
II.1. La courbe de croissance
Dans un milieu non renouvelé, la croissance d'une population microbienne s'arrête au bout d'un certain
temps lorsque les nutriments sont épuisés, ou lorsque trop de substances toxiques se sont accumulées dans
le milieu.
Pour obtenir une courbe de croissance, on met en culture un petit nombre de bactéries dans un milieu
nutritif liquide, puis on réalise des prélèvements périodiques (toutes les ½ heures par exemple) afin
d'estimer la population bactérienne.
Le nombre de bactéries au départ de l'étude (N0) est appelé "charge microbienne initiale".
Figure 1 : placées dans un milieu de
culture, les micro-organismes ne se divisent
pas avant un certain temps (I). Les divisions
cellulaires commencent ensuite (II) puis
atteignent leur vitesse maximale (III). Au
bout d'un certain temps, les divisions
ralentissent (IV) puis cessent (V). Les
bactéries finissent par mourir (VI).
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II.2. Les facteurs influençant la croissance
 La nature et la concentration du (ou des) substrat(s)
Un substrat est une molécule présente dans le milieu, disponible pour les micro-organismes. Il peut être
de nature glucidique, protéique ou lipidique. Un micro-organisme donné ne peut pas utiliser tous les
substrats possibles… Les substances présentes dans le milieu, et leur quantité, vont donc influencer la
croissance microbienne. Par exemple, toutes les bactéries ne sont pas capables de se développer dans le
lait, car elles doivent pour cela être capable d'assimiler le sucre présent dans le lait, le lactose.
 La température
La vitesse de croissance d'un micro-organisme dépend de la température : chaque espèce présente une
température optimale de croissance. Elle est de 37°C pour de nombreuses bactéries (les bactéries
vivant dans l'intestin par exemple). Cette valeur varie considérablement selon les micro-organismes (voir
tableau 3).
Température minimale
Température optimale
Température maximale
de croissance
de croissance
de croissance
- 15 °C
15 °C
25 °C
Psychrotrophes
0 °C
30 °C
40 °C
Mésophiles
15 °C
37 °C
45 °C
Thermophiles
30 °C
50 °C
> 65 °C
Groupe
Psychrophiles
Tableau 3 : micro-organismes et températures de croissance
 Le pH (l'acidité)
Le pH influence la croissance microbienne. Il est possible, comme pour la température, de déterminer le
pH optimal de croissance d'une espèce bactérienne. Par exemple, certaines bactéries lactiques sont dites
acidophiles, car leur croissance est favorisée par un milieu acide (dont le pH est faible). La plupart des
bactéries ont leur développement maximal dans un milieu dont le pH est proche de la neutralité (pH = 7).
 La disponibilité de l'eau (ou "activity of water", en abrégé Aw*)
La disponibilité de l'eau dans un milieu est variable. De façon générale, les bactéries sont très sensibles à
une diminution de la disponibilité de l'eau. Par contre, les levures et les moisissures tolèrent des Aw
faibles et peuvent se développer dans les produits à faible teneur en eau.
* L'Aw est une valeur comprise entre 0 et 1. Dans l'eau pure, l'eau est totalement disponible : l'Aw est égal à 1. Dans les
aliments séchés ou salés, la disponibilité de l'eau est plus faible (Aw < 0,8).
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II.3. La sporulation
Certains bacilles Gram positifs (Bacillus, Clostridium) peuvent développer une forme particulièrement
efficace pour survivre dans des conditions difficiles : la spore (voir figures 2 et 3). Celle-ci est résistante
à la chaleur, aux rayons ultra-violets, aux désinfectants chimiques, à la dessiccation.
La spore n'a pas d'activité métabolique détectable et est caractérisée par une déshydratation importante.
Elle peut retourner à la forme bactérienne végétative par un processus inverse à la sporulation : la
germination.
Figure 2 : structure d'une spore
Figure 3
III. Conclusion
La multiplication des micro-organismes dans un milieu (un aliment par exemple) dépend de nombreux
paramètres. Le conditionnement et la conservation des aliments vont donc être effectués par rapport à ces
paramètres (réfrigération, déshydratation, conditionnement sous vide, etc…).