Effet de l`alcool et du temps sur Escherichia Coli

Effets de l’alcool et des autres constituants
chimiques de la bière sur la croissance de
la bactérie Escherichia Coli.
Par:
Mélina Gaudreault, 238 rue du Foyer, Albanel, G8M 3L1, 418-279-5917
Julie Marois, 737 rue Pierre Boulet, Normandin, G8M 4G9, 418-274-3613
RÉSUMÉ: Gaudreault M. et J. Marois. 2004, Effets de l’alcool et des autres constituants
chimiques de la bière sur la croissance de la bactérie Escherichia Coli. Expo-Journal, rapport
interne, programme des Sciences de la nature, Cégep de Saint-Félicien, Saint-Félicien, 7 pages
Afin de tester les effets bactéricides de concentrations variées d’alcool et du temps d’exposition
sur Escherichia coli, nous avons cultivé celle-ci dans des vases de pétri. Nous avons effectué
l’expérience sur quatre semaines à l’aide de onze concentrations d’alcool différentes. Les
résultats ont montré que, de façon générale, plus le temps d’exposition et les concentrations en
alcool sont élevés, plus la bactérie est éliminée. La bactérie a cependant montré une très
surprenante résistance --survie après 4 semaines d’exposition-- pour des concentrations d’alcool
voisines de celle de la bière (4 à 8%). Finalement, les constituants de la bière, autres que l’alcool,
augmentent, dans tous les cas, les effets bactéricides de l’alcool.
MOTS-CLÉS : biologie, bactérie, Escherichia coli, antiseptique, alcool, bière, houblon, forme de résistance.

AU SECOURS! DES BACTÉRIES!!
Vous l’avez sans doute remarqué, notre ère
ayant soudainement attrapé la phobie des
bactéries, la société s’est retrouvée
inévitablement envahie par des produits
antibactériens de toutes sortes. À trop vouloir se
protéger, notre système immunitaire se retrouve
« en vacances » et perd donc, peu à peu, de son
efficacité. Un jour, nous ne serons même plus
aptes à combattre adéquatement de simples
virus, et malheureusement, ce phénomène est
déjà observable. Il est particulièrement
intéressant d’observer le comportement de
différentes bactéries lorsqu’elles sont mises en
contact avec certains agents antiseptiques.
Les bactéries sont des microorganismes
unicellulaires qui ne possèdent pas de véritable
noyau.
Figure 1 : Bactérie quelconque
(URL :perso.wanadoo.fr/.../maladies/maladie
s.htm)
Elles se reproduisent par scissiparité (mode de
reproduction asexuée), ce qui constitue une
synthèse continuelle de l’ADN
(Campbell,1995,p.520). Certaines bactéries,
dites à « gram positif », ont la capacité de
produire des cellules résistantes que l’on nomme
« endospores ». Cette paroi résistante leur
permet de survivre à toutes sortes d’agressions,
telles des températures extrêmes, le manque de
nutriments, d’eau, ou certains poisons. À l’aide
des endospores, les bactéries peuvent demeurer
inactives pendant des siècles et ne reprendre
leur état végétatif (producteur de colonies) que
lorsque les conditions environnantes seront plus
adéquates (Campbell,1995,p.517, 526). La
bactérie Escherichia coli, celle étudiée lors de
cette expérience, est une bactérie « gram
négatif », et ne produirait donc pas ces
« endospores »
La croissance bactérienne s’effectue selon ce
schéma
Figure 2 : Courbe de croissance d’une population
bactérienne.
La phase de latence est la période entre
l’implantation des bactéries dans un milieu et
l’instant où elle se commence à se reproduire.
Ensuite vient la phase de croissance
exponentielle, où la bactérie se multiplie et
exploite son milieu. Par la suite vient un équilibre
entre le nombre de bactéries qui se multiplie et
le nombre qui meurent (par la suite de manque
de nutriments, manque d’espace ou
d’accumulation de toxines). Finalement, les
bactéries se mettent à mourir de façon
exponentielle, ou bien, stoppent totalement la
multiplication pour se protéger (résistance).
(Microbiologie Générale, 1990, p. )
Figure 3: Bactérie Escherichia coli (URL :
www.askthemeatman.com/ e-coli_facts.htm)
B09.2 Effets de l’alcool, des autres constituants de la bière et du temps sur Escherichia coli

- houblon, ses composés chimiques
inhiberaient la prolifération des bactéries
pouvant interférer avec les levures lors
de la fabrication de la bière;
La bactérie étudiée, Escherichia coli, est de type
anaérobie facultatif, car elle n’utilise pas
l’oxygène lors de la respiration. Elle vit dans le
tube digestif des animaux et fait partie de la
classe des entérobactéries.
(Campbell,1995,p.526). - levure qui transforme les sucres en
alcools et en gaz carbonique. E. coli
peut faire parti des ferments et levures.
Les boissons fermentées sont utilisées depuis la
plus haute antiquité. Il semble que la
fermentation augmente la conservation des
aliments. La fermentation produit l’alcool; un
produit normal en milieu anaérobie. La
fermentation ne produit qu’une faible quantité
d’alcool (4 à 12 % d’alcool). Il est possible que
cette faible quantité d’alcool ait un effet
bactéricide qui aide à conserver les aliments.
Une chose est certaine, en grande quantité
(70%) l’alcool tue quasi instantanément les
bactéries. Encore reste-t-il à vérifier l’effet de
faibles quantités d’alcool sur de longs intervalles
de temps, d’où nos deux premières hypothèses.
Certains agents chimiques peuvent nous aider à
lutter contre la bactérie, comme les
antiseptiques. Les bactéries ne semblent pas
avoir développé de résistance (théoriquement) à
ces agents chimiques. Pour qu’un antiseptique
soit considéré comme efficace, il doit présenter
plusieurs propriétés :
- Un large spectre d’action
- Une faible toxicité
- Un bon pouvoir pénétrant
- Un pouvoir détergent
- Une bonne solubilité Les autres hypothèses émises furent :
Il doit aussi agir rapidement, à faible
concentration, à la température ambiante et ne
pas réagir avec les matières organiques
éventuellement présentes dans l’environnement.
Il doit également être facilement disponible et
peu coûteux (Microbiologie générale,1990, p. ).
Les constituants de la bière autres que l’alcool
possèdent des propriétés antiseptiques et le
houblon possède la majeure partie de ces
propriétés antiseptiques, même en dehors de la
fabrication de la bière.
Les alcools possèdent une bonne activité
antiseptique. En effet, ils détruisent les micro-
organismes en se fixant sur leur membrane et en
perturbant leurs activités. Ils sont efficaces
contre les bactéries « Gram positif » et « Gram
négatif » (Escherichia coli). Les bactéries Gram
négatif ont une forte teneur en lipides et c’est
pourquoi elles sont plus sensibles à l’action de
l’alcool que les autres (Microbiologie
générale,1990, p. ). De là vient nos deux
premières hypothèses :
ET HOP ! DANS L’ALCOOL!
Nos expérimentations se sont divisées en deux
étapes :
Expérimentation 1 : Effet de l’alcool
Elle consistait en une vérification des propriétés
antiseptiques de l’alcool en concentrations
faibles et en fonction du temps (voir données
Figure 6.1). Plus précisément, nous utilisions 11
éprouvettes contenant exactement la même
quantité de bactéries (une goutte de bactéries
chacune, prélevées dans un bouillon de culture
nutritif). Nous vérifiions combien de temps
prenaient les 11 concentrations différentes en
alcool à tuer les bactéries. Théoriquement, dans
un milieu contenant environ 4-5% d’alcool, les
bactéries ne pouvaient survivre, et c’est ce que
nous voulions vérifier en tout premier lieu.
Plus la concentration en alcool est élevée et plus
le temps d’exposition des bactéries à l’alcool est
grand, plus les bactéries sont éliminées
rapidement.
L’alcool des boissons alcoolisées est produit par
la fermentation alcoolique exercée par les
bactéries environnantes. Ces boissons sont
fabriquées avec de l’eau ou des jus de fruits
contenant :
- sucres aptes à fermenter
(fermentescibles);
- eau à environ 90%;
Effets de l’alcool, des autres constituants de la bière et du temps sur Escherichia coli B09.3

Pour ce faire, nous nous sommes procurées de
la bière 0,5% et nous l’avons alcoolisée nous
même en laboratoire selon les concentration
requis, à l’aide d’éthanol 99%.
Il était très important, tout au long de nos
expérimentations, de stériliser tout le matériel
nécessaire, tel l’anse, avec le brûleur Bunsen, et
les divers pipettes et comptes gouttes utilisés à
l’aide d’un stérilisateur. Il était aussi important de
veiller à ce que nos géloses restent intactes et
stériles.
* Au fur et à mesure que nous obtenions des
résultats, il nous a fallu émettre une cinquième
hypothèse :
La bactérie Escherichia coli, une bactérie Gram
négatif qui, en théorie, ne fabrique pas
d’endospores, aurait une forme de résistance à
l’alcool pour des concentrations avoisinantes à
celles de la bière; 4-5-6-8%.
Figure 4 : Montage de l’expérience pour différents
pourcentages d’alcool.
Expérimentation 2 : Effets des constituants
de la bière autre que l’alcool
ESCHERICHIA COLI, ES-TU LÀ?
Une vérification des propriétés antiseptiques de
la bière en fonction de la concentration en alcool
et du temps a été effectuée. Autrement dit, nous
avons fait la même expérience qu’à la première
étape, mais nous y avons rajouté les
constituants de la bière (autres que l’alcool).
Comme l'indique la figure 6,1 la bactérie
Escherichia coli est toujours présente dans les
échantillon à faibles concentrations d’alcool
après une couple d’heure d’exposition. On note
que l’alcool 40% la tue instantanément. La
couleur indique la présence d’E. Coli.
40
30
20
Quan 12
tité 8
d'al 6
cool 5
(%) 4
2
1
0
0 2 5 10 15 20 30 50 1h
00 1h 30 2h 15
T e m p s (mi n)
Figure 5 : Montage de l’expérience pour différents
pourcentages d’alcool dans des solutions composées
des constituants de la bière. Firgure 6.1 : Effet du temps et de l’alcool sur
l’élimination de la bactérie E. coli.
B09.4 Effets de l’alcool, des autres constituants de la bière et du temps sur Escherichia coli

À travers la figure 6,2, on remarque que dans
plusieurs concentrations d’alcool, la bactéries est
absente à la semaine 1 et réapparaît par la suite
dans quelques unes de ces concentrations.
40
30
20
Quan 12
tité 8
d'al 6
cool 5
(%) 4
2
1
0,5
0 1 2 3
Temps (semain e)
40
30
20
Quan 12
tité 8
d'al 6
cool 5
(%) 4
2
1
0
0 1 2 3 4 5 6
T emps (sem aine)
Figure 7.2: Effet du temps et des constituants de
la bière sur l’élimination de la bactérie E. coli.
À L’ABRI DES BACTÉRIES….?
Figure 6.2 : Effet du temps et de l’alcool sur
l’élimination de la bactérie E. coli. Une analyse de la Figure 6,2 et de la Figure 7.2
nous porte à croire que nos premières
hypothèses étaient exactes, c'est à dire que plus
la concentration en alcool est élevée et plus le
temps d’exposition des bactéries à l’alcool est
grand, plus les bactéries meurent. Cependant,
dans la Figure 6.2, ces hypothèses ne sont
vraies que pour certaines concentrations
seulement. En effet, nous avons observé que
la bactérie Escherichia coli avait développé
une forme de résistance pour l’alcool à 4-5-6-
8%. Ce qu’il y a de plus curieux dans tout ça,
c’est que la bactérie E. Coli (Gram négatif)
n’aurait théoriquement pas d’endospores
pour se protéger, et la concentration en
alcool de la bière (4-5%) serait théoriquement
assez forte pour tuer les bactéries. Nos
résultats semblent toutefois dire le contraire.
À la figure 7,1, on observe la disparition de la
bactérie dans les fortes concentrations d’alcool
additionnées des constituants de la bière après
seulement quelques minutes.
40
30
20
Quan 12
tité 8
d'al 6
cool 5
(%) 4
2
1
0,
5
0 2 5 10 15 20 30 50 1h
00 1h 30 2h 15
T em ps (mi n)
Si l’on analyse les Figure 6,1 et 7,1 on peut
facilement observer que les constituants de la
bière (autre que l’alcool) auraient un certain
pouvoir antiseptique. Si l’on regarde de près et
que l’on compare les concentration 30% dans
l’alcool seulement et dans l’alcool additionné des
constituants de la bière, on voit très bien que
dans l’alcool seulement, le 30% a mis environ
1h30 à tuer E.Coli, et lorsque cette
concentration était additionnée de bière, elle
n’a mis que 2 minutes à la tuer. Un
phénomène semblable est observable pour la
concentration 20%. Ici, on doit tenir compte du
fait que « l’absence de bactéries » à 0 minute
n’est qu’une donnée aberrante (les bactéries
avaient probablement coulées sur la face
Figure 7.1: Effet du temps et des constituants de
la bière sur l’élimination de la bactérie E. coli .
La figure 7,2 indique la capacité des constituant
de la bière autres que l’alcool à éliminer la
bactérie à long terme.
Effets de l’alcool, des autres constituants de la bière et du temps sur Escherichia coli B09.5