Fiche de révision : Croissance bactérienne

📋 Plan du Cours

1. Croissance et division microbiennes
2. Phases de la courbe de croissance
3. Diauxie et paramètres cinétiques
4. Mesures directes de la biomasse
5. Méthodes de dénombrement cellulaire
6. Indicateurs indirects de croissance

📖 1. Croissance et division microbiennes

🔑 Notions clés & Définitions

• Croissance microbienne : Augmentation du nombre de cellules résultant de divisions successives.

★ À maîtriser

• Lors d'une fission binaire, la cellule mère réplique son matériel génétique puis forme un septum central qui sépare progressivement deux cellules filles identiques et de taille comparable.

• Le suivi de la croissance sert à:

  • Contrôler le déroulement d'une culture
  • Optimiser la production de biomasse ou de métabolites
  • Vérifier la qualité et la sécurité du procédé

Compléments

📌 Chez les levures, le bourgeonnement forme un bourgeon qui reçoit une copie du noyau après mitose puis se détache, ce qui produit souvent des cellules filles de taille initiale différente.

💡 Astuce mémo

Pluricellulaire = taille ou masse ; unicellulaire = nombre de cellules

📖 2. Phases de la courbe de croissance

🔑 Notions clés & Définitions

• Phase de latence : Période où le nombre de cellules reste égal à celui de l'inoculum pendant l'adaptation au nouveau milieu.
• Phase exponentielle : Période où les bactéries se divisent régulièrement par fission binaire à une vitesse constante et maximale.
• Phase stationnaire : Période où les bactéries cessent de croître ou où les divisions compensent les morts cellulaires.
• Phase de déclin : Période où l'épuisement des nutriments entraîne la mort des bactéries et la diminution du nombre de cellules viables.

📝 Points essentiels

• Pendant la phase de latence, les microorganismes synthétisent les enzymes nécessaires à l'utilisation des nutriments et réparent d'éventuels dommages subis avant l'inoculation.

• La vitesse de croissance dépend de:

  • L'espèce bactérienne
  • La composition du milieu
  • Le pH
  • La température
  • L'oxygénation

• La décélération résulte de l'épuisement progressif du milieu de culture et de l'accumulation de déchets toxiques qui inhibent la croissance.

💡 Astuce mémo

Latence → accélération → exponentielle → décélération → stationnaire → déclin

📖 3. Diauxie et paramètres cinétiques

★ À maîtriser

📐 Formule — Pendant la phase stationnaire, le temps de génération est infini et la vitesse spécifique de croissance vérifie $\mu = 0$ ; pendant le déclin, $\mu$ est négative.

• Lors d'une diauxie, les bactéries consomment successivement plusieurs sources de carbone : elles utilisent d'abord le glucose, puis synthétisent après une latence les enzymes nécessaires au métabolisme du lactose.

Compléments

• La diauxie provoque une courbe composée de deux phases exponentielles séparées par une phase de latence.

💡 Astuce mémo

Deux substrats consommés successivement → deux croissances exponentielles séparées par une latence

📖 4. Mesures directes de la biomasse

★ À maîtriser

• 🔄 La détermination du poids sec suit ces étapes:
  1. Récupérer la biomasse par centrifugation
  2. Laver la biomasse
  3. Sécher jusqu'à masse constante
  4. Exprimer le résultat en g/L

📌 La densité optique à 600 nm est une méthode rapide et non destructive qui estime la biomasse totale sans distinguer les cellules vivantes des cellules mortes.

📐 Formule — La biomasse en g/L se calcule par la relation $\text{Biomasse} = \text{Absorbance réelle} \times 0{,}7$.

📌 Pour mesurer correctement la densité optique, il faut utiliser comme blanc le milieu non inoculé et diluer l'échantillon si l'absorbance est supérieure à 0,8.

Compléments

📌 Le poids sec fournit une mesure absolue de biomasse mais il est peu sensible et ne distingue pas les cellules vivantes des cellules mortes.

💡 Astuce mémo

Biomasse totale versus cellules vivantes et cultivables

📖 5. Méthodes de dénombrement cellulaire

🔑 Notions clés & Définitions

• Numération sur hématimètre : Dénombrement des cellules au microscope dans une chambre de comptage telle que Malassez, Thoma ou Neubauer.
• Nombre le plus probable : Méthode statistique semi-quantitative fondée sur la probabilité de présence de microorganismes dans plusieurs tubes.

★ À maîtriser

• La numération en milieu solide consiste à diluer l'échantillon, l'ensemencer sur un milieu solide, l'incuber puis compter les colonies pour obtenir les UFC/mL en tenant compte du facteur de dilution.

• La numération en milieu solide est une méthode standard qui mesure les bactéries viables et cultivables, mais elle nécessite une incubation d'au moins 24 h.

Compléments

• Le nombre le plus probable est utile pour les échantillons à faible charge ou les matrices difficiles, mais il est moins précis et nécessite beaucoup de tubes.

• Les compteurs de particules détectent électroniquement les cellules passant entre deux électrodes, ce qui permet une mesure automatisée et rapide mais moins précise pour les bactéries.

📖 6. Indicateurs indirects de croissance

★ À maîtriser

📌 Les méthodes directes mesurent la biomasse ou le nombre de cellules, tandis que les méthodes indirectes mesurent un paramètre corrélé à la croissance.

• Les paramètres physico-chimiques comprennent:

  • Le pH
  • La température
  • La pression
  • La consommation d'acide ou de base

• Les paramètres biochimiques comprennent:

  • La consommation de glucose
  • La consommation de composés azotés
  • La formation d'éthanol
  • La formation d'acide lactique
  • La libération de CO₂
  • Les marqueurs d'activité métabolique comme l'ATP

Compléments

📌 Les paramètres physico-chimiques permettent un suivi continu mais leur corrélation avec la croissance est approximative, tandis que les paramètres biochimiques indiquent l'activité métabolique mais dépendent du système étudié.

💡 Astuce mémo

Paramètres physico-chimiques et biochimiques indiquent la croissance sans compter directement les cellules

📊 Tableaux de synthèse

Comparaison des méthodes de suivi