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2015-2016 Physiologie des bactéries
Physiologie des bactéries
– UE 5 : Biologie des procaryotes et des virus –
Semaine : n°6 (du 12/10/2015 au
18/10/2015)
Date : 13/10/2015
Heure : de 9H00 à
10h00 Professeur : Pr. Romond
Binôme : n°9 Correcteur : n°8
Remarques du professeur
•La 1ère partie de ce cours a été faite en ED
PLAN DU COURS
I. Nutrition
II. Courbe de croissance
A) Dénombrement
B) Courbe de croissance
1. Les différentes phases de la courbe
a) Phase exponentielle
b) Phase de latence
c) Phase stationnaire
d) Phase de décroissance
2. Focus sur la phase de décroissance
3. La stérilisation
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II. Courbe de croissance
A) Dénombrement.
–Cf ED.
B) Courbe de croissance.
–Analyse faite de manière systématique pour étudier la vitesse de multiplication bactérienne
➢Faite lors des fermentations
–On s'appuie sur des règles mathématiques
–Répartition des données :
➢Ordonnée : log UFC/mL ou g
➢Abscisse : temps
–Tracé de la Courbe :
➢Une phase de latence,
➢Puis une phase exponentielle de croissance
➢Suivie d'une phase stationnaire
➢Enfin une phase de décroissance (plus rien à manger pour les bactéries)
1. Les différentes phases de la courbe.
a) Phase exponentielle de croissance.
–Les bactéries sont synchrones à ce moment : elles se divisent toutes.
–Soit x0 = nombres de bactéries au temps t0
➢Soit au bout d'un temps t1 : x1 = 2 x0 (temps de génération)
➢A t2, x2 = 2*2 x0
➢Au temps n, tn,: xn = 2n x0
–On utilise le log car on peut atteindre 109 à 1010 UFC.
➢On fait des dilutions de raison 10 => C'est pourquoi on utilise un log à base 10 et non pas un
logarithme népérien.
–Log xn = log x0 + n log 2
–n = (log xn – log x0) / log 2 où n est donc le nombre de générations
NB : Log 2 = 0,3
–On va calculer le nombre de générations entre deux points. Le taux de croissance (l'angle au
niveau de la phase exponentielle) va être le point crucial, et permet de donner la valeur de
l'efficacité de croissance.
–μ = n / t où μ est le taux de croissance
➢ μ variable selon les nutriments apportés.
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–Le nombre de générations sur un temps donné est très variable
➢Pour une même bactérie selon un milieu de culture
➢Entre plusieurs bactéries différentes selon leurs différences physiologiques
–On s'est aussi aperçu que la vitesse de croissance n'est pas reproduite in vivo
➢Le doublement en 30 minutes dans un tube sera efficace qu'au bout de 24h in vivo.
–La vitesse de croissance bactérienne est dépendante du milieu / de l'accessibilité aux substrats
Ex : pour limiter les épidémies on évite d'apporter les substrats nécessaires au développement
bactérien.
b) Phase de latence.
–Les bactéries ne sont pas synchrones
➢Une partie de la population est en quiescence : elle ne se divise pas (ATTENTION : les
bactéries ne meurent pas ! Elles sont en quiescence)
➢L'autre partie se divise
–Le temps de latence est fonction de l'état de quiescence des bactéries.
c) Phase stationnaire.
–Les bactéries entrent en quiescence, elles ont encore assez de substrats pour pouvoir résister.
–La majorité des produits à former sont produits dans cette phase : on trouve la grosse production
des antibiotiques à ce moment car les bactéries arrêtent d'utiliser de l'énergie pour faire de l'ADN
et produisent d'autres métabolites (biotransformations de nombreux produits).
–On peut prendre des cellules et les repiquer dans un autre milieu où elles recommenceront un
cycle.
d) Phase de décroissance.
–Intéressante car peut être induite
–On n'apporte plus de substrat
–On ne produit plus d'ADN car les cellules étaient en quiescence, et on a plus assez pour nourrir la
croissance bactérienne : on déclenche la mort bactérienne => La population diminue. On
parle d'état de famine. La quantité d'ADN reste constante : ce n'est pas parce que la cellule
meure que l'ADN est détruit.
2. Focus sur la phase de décroissance.
–Utile pour les vaccins
–On a besoin d'inactiver la bactérie tout en gardant une efficacité : on cherche à optimiser la phase
stationnaire mais surtout la phase de décroissance pour éviter d'apporter des pathogènes capables
de réinitier la pathologie.
✗Concepts de Bactéricidie et de Bactériostase
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Bactéricidie ✔On tue la bactérie
✔Diminution de la population par rapport à la population de base N0.
✔Courbe de décroissance : N < N0.
✔Celle-ci est utile pour la stérilisation.
Bactériostase ✔On joue sur la phase exponentielle de croissance
✔Sur la courbe de croissance, ceci se traduit par la diminution d'UFC/mL : on
diminue la population de bactérie par rapport à la « norme » (μ optimal).
✔N > N0, mais N < Nnorme
✔Utile pour la stérilisation aussi : en cherchant à assécher le milieu (diminution
H2O) on induit une bactériostase
3. La stérilisation.
–Il faut savoir qu'on n'arrivera jamais à avoir zéro bactérie.
✗Regardons les courbes de décroissance.
–On se rappelle que la population bactérienne vit à une T° optimale. Au delà et en deçà, la survie
suit une gaussienne.
➢La 1ère partie de la courbe se retrouve donc en bactériostase => Quiescence
➢Au delà du T optimal, on se retrouve en bactéricidie => mort cellulaire
–On chauffe donc pour tuer les bactéries
✗Quantification des bactéries : atteinte d'un zéro par contenant
–La courbe de décroissance est en log pour obtenir une droite, car c'est une exponentielle à la base.
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On arrive à une asymptote (on tend vers 0 sans ne jamais l'atteindre)
➢Attention : seul 1/3 des bactéries suivent cette courbe exponentielle (car certains clones de
certaines populations bactériennes ont des résistances différentes des autres).
✗Cas des droites de décroissance non linéaires.
–Les réductions ne sont pas nécessairement linéaires.
➢Cas des spores (double population : une végétative et une sous forme de spore). Le D est
donc complètement différent et ne suit plus forcément une droite mais tend vers l’hyperbole
et les temps sont donc bien plus longs.
–On veut atteindre un zéro par contenant et non un zéro absolu : pour cela on applique de la
chaleur pendant un certain temps.
–Temps de réduction décimal de la population (D)
Ex : On est à N0 = 5 en log (105 bactéries) à T0.
On obtient une réduction décimale en arrivant à 4 log, au bout d'un temps donné.
Pour passer de 5 à 4 on suit un temps de réduction décimal de la population.
On continue jusque 0 log. Le problème est que 0 en log ne signifie pas 0 bactérie (100=1
bactérie). Il y a toujours un risque de contamination, il faut donc choisir un risque toléré.
Exemple : Je veux 1 contenant sur 100 colonisé
On est à 1000 UFC/contenants. A 1D, je suis alors à 100 UFC/contenant. A 2D, 10 UFC/contenants. A
3D, 1 UFC/contenant. À 4D, 0,1 UFC/contenant. A 5D, 0,01 UFC/ contenant. A ce stade, 1 contenant sur
100 est colonisé.
Pour être sûr qu'il n'y ait plus rien, on prend un échantillon représentatif. On ne peut pas assurer que tous
les contenants soient stériles, mais on peut assurer le risque qu'un échantillon sur 100 soit contaminé.
Pendant combien de temps doit on répéter D pour réussir à atteindre un risque de 1 sur 1 million
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