Croissance bactérienne et milieux de culture

Question 1

Croissance bactérienne

Answer 1

• Les bactéries accumulent des nutriments, les dégradent pour en extraire de l’énergie et des précurseurs (acides aminés, nucléotides, etc.) nécessaires à la synthèse des macromolécules (ADN, ARN, protéines, lipides, etc.).
  
  • La bactérie s’allonge, puis, lorsqu’une masse critique est atteinte, elle se divise par scissiparité (fission binaire) avec ségrégation des chromosomes et septation [[3]].

Question 2

Théorie de la croissance

Answer 2

• La croissance est géométrique, doublant à chaque génération : 1, 2, 4, 8, 16, 32, etc.
  
  • Le nombre de bactéries après n générations est b = b₀ × 2^n.
  • La croissance est souvent représentée en logarithme naturel (ln) du nombre de bactéries en fonction du temps, donnant une droite : ln b = (ln 2 / g) × t + ln b₀, où g est le temps de génération et k = ln 2 / g le taux de croissance [[4], [12], [13], [15]].

Question 3

Phases de croissance

Answer 3

• Phase exponentielle : division active des bactéries à un rythme constant (temps de génération g variable selon les espèces, par exemple 20 minutes à 20 heures). Cette phase ne peut pas durer indéfiniment à cause des contraintes environnementales [[16], [17]].
  
  • Phase stationnaire : croissance arrêtée, adaptation métabolique pour survivre aux conditions défavorables (changement d’expression de nombreuses protéines). La mortalité bactérienne augmente avec le temps [[18], [19]].
  • Sporulation : chez certains genres comme Bacillus subtilis, les bactéries peuvent former des spores pour résister aux conditions difficiles [[20], [21]].
  • Phase de latence : période d’adaptation lors du transfert vers un nouveau milieu, pouvant être absente si le transfert est fait entre milieux similaires [[22]].

Question 4

Nutrition bactérienne

Answer 4

• Les bactéries ont besoin de substances indispensables à leur croissance : eau (70% de leur masse), éléments minéraux (Cl, P, K, Mg, Ca, Fe), carbone (CO₂ ou molécules organiques), azote (NH₄⁺, NO₂⁻, NO₃⁻, parfois N₂), soufre (SO₄²⁻ ou acides aminés) et oxygène (selon leur mode respiratoire).
  
  • On distingue quatre catégories nutritionnelles principales selon la source d’énergie, de carbone, et d’électrons : photoautotrophe, photohétérotrophe, chimioautotrophe, chimiohétérotrophe.
  • Escherichia coli (Gram-) et Bacillus subtilis (Gram+) sont des modèles souvent utilisés, généralement prototrophes (pas d’exigences particulières) [[23], [24], [25]].

Question 5

Milieux de culture

Answer 5

• Doivent contenir en quantité appropriée tous les éléments nécessaires à la croissance.
  
  • Types :
    
    • Milieu minéral : éléments inorganiques de base + source de carbone et d’azote.
    • Milieu synthétique : tous les composants connus chimiquement.
    • Milieu minimum : contient uniquement les éléments indispensables pour une souche prototrophe.
    • Milieu complexe : contient des composants dont la composition exacte est inconnue (extraits de levure, peptones, hydrolysats) [[26], [27]].
  • Paramètres physico-chimiques importants : température (mésophiles 16–45°C), osmolarité (300–400 mosM optimal), pH (5–8, optimum 7–7,5) [[28]].
  • Milieux sélectifs permettent de favoriser la croissance d’un groupe spécifique de bactéries, par isolement direct sur milieu solide ou par enrichissement en milieu liquide basé sur des différences de temps de génération [[29], [30], [31]].

Question 6

Efficacité de la croissance

Answer 6

• Le rendement Y est défini comme le rapport entre la masse bactérienne produite et la quantité d’élément nutritif consommé : Y = (m - m₀) / (C₀ - C).
  
  • Y est une constante caractéristique du milieu et de la souche étudiée, utilisable pour des dosages biologiques [[32], [33]].