Fiche de révision : Cinétique de croissance bactérienne

📋 Plan du Cours

1. Définition et division bactérienne
2. Phases de la croissance bactérienne
3. Modélisation et paramètres cinétiques
4. Détermination du temps de génération
5. Facteurs physico-chimiques de croissance
6. Besoins nutritifs et auxotrophie

📖 1. Définition et division bactérienne

🔑 Notions clés & Définitions

• Croissance bactérienne : Accroissement des constituants cellulaires, à l’augmentation de la taille des cellules et à l’accroissement de la population bactérienne par division cellulaire.

📝 Points essentiels

• Lors de la division par scissiparité, la bactérie s’allonge, réplique son matériel génétique, forme un septum, sépare les deux membranes puis sépare les deux cellules filles.

💡 Astuce mémo

Allongement → réplication → septum → séparation

📖 2. Phases de la croissance bactérienne

🔑 Notions clés & Définitions

• Phase exponentielle : Phase où la vitesse spécifique de croissance est constante et maximale, tandis que ln(D) évolue proportionnellement au temps.
• Phase stationnaire : La phase stationnaire est une phase où la biomasse n’évolue plus, car autant de cellules apparaissent par division qu’il en disparaît par lyse et la vitesse de croissance devient nulle.

★ À maîtriser

• La phase de latence correspond à une adaptation enzymatique au milieu, sans évolution de la biomasse.

Compléments

• La phase d’accélération correspond au démarrage de la croissance, avec une multiplication des bactéries de plus en plus rapide.

• Pendant la phase de ralentissement, les bactéries se multiplient de moins en moins vite parce que le milieu devient moins favorable.

• La phase stationnaire est favorisée par:

  • l’absence de renouvellement du milieu
  • l’épuisement des nutriments
  • l’accumulation des déchets

💡 Astuce mémo

Latence → accélération → exponentielle → ralentissement → stationnaire → déclin

📖 3. Modélisation et paramètres cinétiques

📝 Points essentiels

📐 Formule — La population bactérienne vérifie $N_t=N_0\times 2^m$, où m est le nombre de divisions.

📐 Formule — La fréquence de division vérifie $k=\frac{m}{t}$, donc la population vérifie $N_t=N_0\times e^{k t\ln 2}$.

📐 Formule — Le taux de croissance spécifique vérifie $\mu=k\ln 2$ et la population suit $N_t=N_0\times e^{\mu t}$.

📐 Formule — En phase exponentielle, la représentation logarithmique vérifie $\ln(N_t)=\ln(N_0)+\mu t$, et μ correspond au coefficient directeur de la portion linéaire, en h⁻¹ ou j⁻¹.

💡 Astuce mémo

Divisions répétées → population exponentielle → droite de ln(N)

📖 4. Détermination du temps de génération

🔑 Notions clés & Définitions

• Temps de génération : Intervalle de temps nécessaire au doublement de la population bactérienne.

★ À maîtriser

📐 Formule — Le temps de génération vérifie $G=\frac{\ln 2}{\mu}$.

📌 La croissance bactérienne est plus rapide dans le milieu 1 que dans le milieu 2, car sa phase de croissance est plus courte et sa phase stationnaire commence vers 8 h contre environ 12 h dans le milieu 2, tandis que les populations finales sont à peu près identiques.

Compléments

• Dans le milieu 1, le doublement entre 3 h et 3,5 h donne un temps de génération de 0,5 heure, soit 30 minutes.

📖 5. Facteurs physico-chimiques de croissance

🔑 Notions clés & Définitions

• Activité de l’eau : Mesure la disponibilité de l’eau et est inversement proportionnelle à la pression osmotique.

★ À maîtriser

• La température influence les activités catalytiques des enzymes, la capacité des transporteurs et la fluidité de la membrane plasmique.

• Les catégories selon la température optimale sont:

  • psychrophiles : température optimale inférieure ou égale à 15 °C
  • psychrotrophes : température optimale entre 20 et 30 °C
  • mésophiles : température optimale entre 20 et 45 °C
  • thermophiles : température optimale souvent entre 55 et 65 °C
  • hyperthermophiles : température optimale entre 85 et 113 °C

• Les osmotolérants se développent dans une large gamme d’activités de l’eau ou de concentrations osmotiques, tandis que les halophiles exigent souvent une concentration en chlorure de sodium supérieure à 0,2 M.

• Les acidophiles ont une croissance optimale entre pH 0 et 5,5, les neutrophiles entre pH 5,5 et 8,0 et les alcalophiles entre pH 8,5 et 11,5.

• Les rayons X, les rayons γ et les rayons UV peuvent endommager l’ADN en formant notamment des dimères de thymine, susceptibles d’entraîner des mutations si la cellule survit sans réparation.

Compléments

• Les bactéries peuvent résister à des pressions comprises entre 1 atm et 1100 atm, notamment dans les zones benthiques et pélagiques.

📖 6. Besoins nutritifs et auxotrophie

🔑 Notions clés & Définitions

• Auxotrophie : Dépendance d’une souche bactérienne à un facteur de croissance, ici la thiamine, pour se développer.

★ À maîtriser

• Les constituants du milieu ont les rôles suivants:
  • glucose : source de carbone et d’énergie
  • thiamine : facteur de croissance nécessaire à la synthèse de cofacteurs enzymatiques
  • extrait de viande : apport de peptides et d’acides aminés

📌 Un milieu contenant de la thiamine devient trouble par croissance bactérienne, tandis qu’un milieu dépourvu de thiamine reste limpide et ne permet pas la croissance.

Compléments

• Les facteurs de croissance du milieu comprennent notamment les éléments CHONPS.

💡 Astuce mémo

Absence de thiamine → absence de croissance → auxotrophie

📊 Tableaux de synthèse

Catégories bactériennes selon les conditions