Cours de

Microbiologie

1ère bac diététique

Année académique 2011-2012 Ing. V.Badoer

Table des matières

1. Introduction

2. Historique : Quelques grands noms de la microbiologie

3. Le monde microbien

3.1 Le règne des protistes

3.2 Quelques domaines où l’on rencontre les microorganismes

3.3 Rangs taxonomiques et nomenclature

4. Chimie fondamentale de la cellule

4.1 Les molécules

4.2 Les liaisons

4.3 Les fonction chimiques

4.4 Les constituants chimiques de la cellule

4.4.1 Les glucides

4.4.2 Les lipides

4.4.2.1 Les acides gras

4.4.2.2 Les triacylglycérols

4.4.2.3 Les phospholipides

4.4.3 Les protéines

4.4.3.1 Les acides aminés

4.4.3.2 Les protéines

4.4.4 Les acides nucléiques

4.4.4.1 L’ADN

4.4.4.2 L’ARN

Table des matières

Table des matières

5.2.2 Le nucléoïde

5.2.3 Le cytoplasme

5.2.4 La membrane plasmique

5.2.5 La paroi bactérienne

5.2.5.1 La muréine

5.2.5.2 la paroi des bactéries gram +

5.2.5.3 La paroi des bactéries gram –

5.2.5.4 Distinction entre gram + et gram –

5. Morphologie et anatomie fonctionnelle de la cellule procaryote

5.1 Formes et dimensions des cellules procaryotes

5.2 Anatomie fonctionnelle

5.2.1 Généralités

Table des matières

5.2.7 Les flagelles

5.2.7.1 Composition

5.2.7.2 Implantations

5.2.7.3 Rotation

5.2.8 Les pili

5.2.8.1 Les pili communs

5.2.8.2 Les pili sexuels

5.2.6 La capsule

5.2.6.1 Définition

5.2.6.2 Rôles et propriétés

5.2.6.3 Composition chimique

5.2.9 La spore bactérienne

5.2.9.1 Physiologie de la sporulation

5.2.9.2 Les étapes de la sporulation

5.2.9.3 La germination

Table des matières

Table des matières

6. Modes de vie et types nutritionnels des bactéries

6.1 Modes de vie des microorganismes

6.2 Types nutritionnels des microorganismes

6.2.1 Les nutriments

6.2.2 La source de carbone

6.2.3 La source d’énergie

6.2.4 La source d’électrons et d’H

6.3 Les types métaboliques

6.4 Les besoins en oxygène

6.5 Les substances indispensables à la croissance

Table des matières

7. La croissance microbienne

7.1 Principales techniques d’estimation de la population microbienne

7.1.1 Comptage total

7.1.1.1 Hématimètre ou cellule de Thoma

7.1.1.2 Le compteur de Coulter ou compteur à particule

7.1.2 Comptage des cellules vivantes

7.1.2.1 Numération par culture sur milieu solide

7.1.2.2 Numération sur milieu solide après filtration

7.1.3 Méthodes de microbiologie rapide

7.1.3.1 L’impédancemétrie

7.1.3.2 L’ATP métrie

7.1.3.3 Le test ELISA

7.3.3.4 La PCR

Table des matières

7.2 La courbe de croissance

7.2.1 Comment obtenir cette courbe

7.2.2 Les différentes phases

7.2.3 Expression mathématique de la croissance

7.2.4 Influence de la durée de la phase de latence

7.2.4.1 Influence de l’état physiologique de l’inoculum

7.2.4.2 Influence du milieu de culture

7.2.4.3 Influence du volume de l’inoculum

7.3 Les différents facteurs influençant la croissance microbienne

7.3.1 Influence de l’activité d’eau

7.3.2 Influence de la disponibilité en nutriments

7.3.3 Influence de la température

7.3.4 Influence du pH

Table des matières

7.4 Les culture asynchrones et synchrones

7.4.1 La culture asynchrone

7.4.1.1 Différentes façons d’obtenir une culture asynchrone

7.4.1.2 Représentation graphique de la masse microbienne, du nombres de

cellules et de la concentration en ADN pour une culture asynchrone

7.4.2 La culture synchrone

7.4.2.1 Différentes façons d’obtenir une culture synchrone.

7.4.2.2 Représentation graphique de la masse microbienne, du nombres de

cellules et de la concentration en ADN pour une culture synchrone

7.5 Contrôle de la croissance

7.5.1 Pasteurisation et stérilisation par la chaleur

7.5.2 Stérilisation par radiation

7.5.3 Stérilisation par filtration

7.5.4 Stérilisation par substances chimiques toxiques

1 Introduction

Les microorganismes = contaminants fréquents dans le monde de l’industrie alimentaire.

Cependant les microorganismes peuvent être utiles voir indispensables:

* bière, pain, yaourt

* dépollution

Pourquoi ce cours: contrôle de l’hygiène, qualité alimentaire…

Contenu: généralités sur les microorganismes puis étude des microorganismes rencontrés dans le milieu de l’alimentation

2. Historique :quelques grands noms de la microbiologie

Avant Jésus Christ, Lucrèce avait déjà suggéré que les maladies étaient causées par des êtres vivants invisibles.

Antoine Van Leeuwenhoek (1632-1723) Drapier hollandais, constructeur de compte-fils. Intérêt pour la biologie : observe des tissus, cheveux, eau… « animalicules »

Francesco Redi (1626-1697) Médecin italien. Conteste la génération spontanée: La viande en décomposition ne donne pas naissance à des vers . Lazzaro Spallanzani (1729 – 1799) Prêtre et naturaliste italien émet l’hypothèse que les germes (petits œufs, semences ou corpuscules organisées) contenus dans l’air sont à l’origine des animalicules.

Louis Pasteur ( 1822- 1895) et la microbiologie moderne Chimiste Français, professeur dans de nombreuses universités.

1. Met un terme à la génération spontanée

2. Sollicité par de viticulteurs pour des fermentations anormales, il

découvre les fermentations butyrique, acétique, lactique. Ces différentes fermentations sont réalisées par différents microorganismes.

3. Lutte contre la contamination: pasteurisation. Invention de la stérilisation par chaleur humide sous pression

(autoclave) avec Chamberland. 4. Etude pour prévenir par immunisation le choléra chez les poulets.

John Tyndall ( 1820- 1865)

Physicien anglais, invente un procédé de stérilisation appelé la tyndallisation:

2 chauffages à 80-100°C espacés de 24 à 48 heures. Ce processus permet de stériliser des bactéries sporulentes.

Robert koch ( 1843 – 1910)

Médecin microbiologiste allemand, postule que l’existence d’une relation de cause à effet ( bactérie – maladie) doit répondre à certains critères :

> Le microorganisme doit être présent dans tous les cas de la maladie.

> Le microorganisme doit pouvoir être isolé de l’hôte malade et cultivé en culture pure.

> La maladie spécifique doit être reproduite par inoculation d’une culture pure à un animal sensible en bonne santé.

> Le microorganisme doit pouvoir être isolé de l’hôte malade, infecté expérimentalement

C’est dans son laboratoire que son assistant RJ Pétri mais au point la boîte portant son nom.

3. Le monde microbien

3.1 le règne des protistes

Microbiologie= science qui étudie les bactéries, les virus, les fungis et les parasites.

Avant 1866, règne animal et végétal, Haeckel ajoute le règne des protistes.

Années 40, protistes: - eucaryotes (membrane, cytoplasme, noyau)

- procaryotes (pas de noyau, un chromosome)

En 1977, Archéobactéries ressemblent aux procaryotes, se développent dans des milieux extrêmes.

De nos jours : classification de Whittaker:

Monères (cyanobactéries, bactéries) Protistes (protozoaires, Chrysophytes, Moisissures visqueuses)

Mycètes ( Moisissures, levures, champignons) Plantes Animaux

3.2 Rangs taxonomiques et nomenclature

Règne (Procaryotae)

Embranchement(Tenericutes)

Classe (Mollicutes)

Ordre (Mycoplasmatales)

Famille (Mycoplasmataceae)

Genre (Mycoplasma)

Espèce (pneumoniae)

Abréviation pour genre et espèce si le nom figure en entier précédemment dans le texte et sans ambigüité.

Exemple : Escherichia coli … E. coli

3.3 Quelques domaines où l’on rencontre les microorganismes

3.3.1 Le domaine médical

Microbiologie médicale:

Mise en évidence de l’agent pathogène : diagnostic

Germes opportunistes : chez immunodéprimés

Nouvelles maladies: modifications génétiques des microorganismes

Réémergences de maladies : multi résistances aux agents antimicrobiens.

Microbiologie vétérinaire:

Parallèle à la médecine car l’animal = réservoir de pathogènes

3.3.2 Le domaine alimentaire

Les microorganismes agissent à différents niveaux:

Microorganismes = contaminants

Microorganismes d’intérêts (bière, pain…)

Probiotiques

Microorganismes provoquant une altération organoleptique non pathogène

3.3.3 Le domaine industriel

Microbiologie industrielle: utilisation des microorganismes à des fins économiques : biotechnologie.

Production de : produits fermentés (bière, vin pain…), acides organiques, acides aminés, antibiotiques, vaccins… avec ou sans manipulation génétique.

Rôle de dépolluant: bactéries dans les stations d’épuration

Rôle de déodorant: biofiltres

Production de composés azotés assimilables par les plantes

Pesticides biologiques.

4. Chimie fondamentale de la cellule

Les molécules sont constituées de 2 atomes ou plus. Les atomes sont composés de protons neutrons et d’électrons et sont caractérisés par leur nombre atomique. Dans la nature ils s’associent entre eux pour former des composés ou molécules. Les électrons des atomes gravitent autour du noyau sur différentes couches électroniques (orbitales). Le nombre d’électrons sur la première orbitale est de maximum 2, sur la 2ème on peut en retrouvé jusque 8, sur la 3ème 18, sur la 4ème 32.

4.1 Les molécules

4.2 Les liaisons

Lors de la formation de molécules, les atomes s’associent entre eux afin de compléter leur orbitale électronique externe. Les 3 liaisons principales sont : • La liaison ionique: Don d’électrons entre un atome donneur et un atome receveur.

• La liaison covalente : Partage d’au moins une paire d’électrons

• La liaison hydrogène: Résulte en une attraction entre la partie positive d’une molécule d’eau et la partie négative d’une autre molécule électronégative.

4.3 Les fonctions chimiques

Les principales fonctions chimiques que l’on retrouvera dans ce cours sont les fonctions: Alcool Acides Cétone Aldéhyde Amine Amide

4.4 Les constituants chimiques de la cellule

Les constituants des cellules biologiques sont principalement composés d’H, C, O,N, P et S. On retrouve 4 grands types de molécules: 4.4.1 Les glucides

Formule générale : (CH2O)n

On retrouve deux types de sucre les aldoses et cétoses.

4.4.2 Les lipides

4.4.2.1 Les acides gras

Composé lipidique le plus simple.

Il s’agit d’acides monocarboxyliques.

• Formule générale : R – COOH.

• Caractérisés :

• Longueur de la chaîne ;

• d° d’insaturation ;

• Position des insaturations.

4.4.2.2 Les triacylglycérols :

Les ac. gras sont mis en réserve sous forme de triacylglycérol.

= Lipides neutres non polaires.

4.4.2.3 Les phospholipides:

Composants prépondérants des membranes cellulaires.

4.4.3 Les protéines Les protéines sont composées d’acides aminés. En variant leur nombre et leur ordre, il est possible de construire une infinité de protéines.

4.4.3.1 Les acides aminés

Il existe 20 aa différents.

4.4.3.2 Les protéines

Au sein des protéines, les aa sont liés entre eux par des liaisons peptidiques. Il s’agit d’une liaison entre le groupe carboxylique d’un aa et le groupe amine d’un autre aa.

4.4.4 Les acides nucléiques Les deux principaux acides nucléiques que l’on retrouve dans les cellules sont l’ADN et l’ARN. Les acides nucléiques sont composés d’un sucre (ribose ou désoxyribose), d’une base (adénine, thymine, guanine, cytosine, uracile) et d’un groupement phosphate.

4.4.4.1 L’ADN

L’ADN est constitué de deux brins antiparallèles.

Les bases des deux brins s’apparient grâce à des liens hydrogènes:

4.4.4.2 L’ ARN

L’ARN est constitué d’un brin de nucléotides.

Il est l’intermédiaire permettant la traduction de l’information contenu dans l’ADN en protéines fonctionnelles.

5. Morphologie et anatomie fonctionnelle de la cellule procaryote

5.1 Formes et dimensions des cellules procaryotes

Les bactéries peuvent se présenter sous différents formes:

Microcoque tétrades strepto coques lampropedia diplocoques

Bacilles strepto bacilles spirilles fusiformis vibrions

Leur diamètre est compris entre 0,1 et 0,2 µm.

La longueur est d’environ 4 µm et la largeur de 1,5 µm.

Le poids d’une bactérie est d’environ 10-12g

5.2 Anatomie fonctionnelle

5.2.1 généralités

5.2.2 le nucléoïde

Bactéries : pas de noyau ADN libre dans le cytoplasme.

ADN double brin libre. Cette région = nucléoïde

Le nucléoïde contient: 60% ADN, protéines et ARN

L’ADN peut se trouver sous forme de plasmide (résistance aux a.b.)

Division cellulaire : duplication pas de mitose:

Cellule mère

2 cellules filles identiques

5.2.3 Le cytoplasme

Le cytoplasme contient: ~ 70% d’eau, acides nucléiques, ribosomes et autres molécules organiques.

Le cytoplasme est toujours à l’état de gel

5.2.4 La membrane plasmique

La membrane cytoplasmique des bactéries a une épaisseur d’environ 7 μm et sépare la paroi du cytoplasme.

Elle est composée de protéines et de phospholipides en proportion variable. La plupart des lipides qui composent la membrane sont des phospholipides.

Rôles : contient le cytoplasme

barrière perméable et sélective

site de la chaine respiratoire

5.2.5 La paroi bactérienne

Pas présente chez toutes les espèces (mycoplasmes).

Propriétés: rigide, ductile et élastique.

Rôle: protection contre la lyse cellulaire et les substances toxiques

Elle peut être à l’origine du pouvoir pathogène.

La paroi de toutes les bactéries est composée en grande partie par la muréine.

5.2.5.1 La muréine

Muréine = peptidoglycane : longues chaînes polysaccharidiques liées de manière covalente par de courtes séquences peptidiques.

Les chaînes polysaccharidiques : copolymère de N acétylglucosamine et de N acétylmuramique.

CH2OH

OH

NH

C=O

CH3

CH2OH

NH

C=O

CH3

O

CH

C=O

CH3 -

NAG NAM

4

1 2

3 4

CH2OH

NH

C=O

CH3

O

CH

C=O

CH3 - CH2OH

NH

C=O

CH3

O

CH

C=O

CH3 - 3

2 1

muréine

Liaison peptidique entre NAM Liaison directe Liaison indirecte

-CO-NH-

L-Ala

aa2

aa3

D-Ala

L-Ala

aa2

aa3

D-Ala

(Gly)5

L-Ala

aa2

aa3

D-Ala

NAM

NAM

NAM

NAM

La synthèse de la muréine:cycle du bactoprénol ou de l’undécaprényle

UMP UDP-NAG UDP

L-Ala

aa2

aa3

D-Ala

D-Ala

Cytoplasme

Membrane plasmique

Paroi

P-P-Bactoprénol NAM-P-P-Bactoprénol NAG-NAM-P-P-Bactoprénol

UDP-NAM

L-Ala

aa2

aa3

D-Ala

D-Ala

L-Ala

aa2

aa3

D-Ala

D-Ala

Pyrophosphatase

L-Ala

aa2

aa3

D-Ala

NAG-NAM-

DALa-

aa3

aa2

L-Ala

NAM-NAG -

L-Ala

aa2

aa3

D-Ala

NAG-NAM…

DALa-

aa3

aa2

L-Ala

NAM-NAG

DALa-

aa3

aa2

L-Ala

NAM-NAG

Transpeptidase

DALa-

aa3

aa2

L-Ala

NAM-NAG

L-Ala

aa2

aa3

D-Ala

D-Ala

NAG-NAM…

L-Ala

aa2

aa3

D-Ala

D-Ala

NAG-NAM-

L-Ala

aa2

aa3

D-Ala

D-Ala

NAG-NAM… Transglycosylase

NAG –NAM

L-Ala

aa2

aa3

D-Ala

D-Ala

5.2.5.2 La paroi des gram +

de 5 à 15 nm d’épaissseur.

Les acides téichoïques:

P

O

R-O-CH2

O-CH

H2C-O OH

O

O-CH2

R-O-CH

H2C-O P

OH H2C-O

P

P

O

OH

O-CH2

R-O-CH

HO-CH

HO-CH

O

H2C-O OH

HO-CH2

HO-CH

(Gal)1-3(Glu)1-3(Rha)1-O-CH

HO-CH

a

b

c

d

Lactobacillus casei : glycérol téichoïque (R = D-ala)

Actinomyces antibioticus: glycérol téichoïque (R = D-ala)

Bacillus subtilis: ribitiol téichoïque (R= glucose)

Pneumocoque: ribitiol téichoïque

5.2.5.3 La paroi de gram -

Couche de muréine plus mince que celle des gram +

Les lipoprotéines : relient la membrane externe à la couche de muréine

H2N – Lys ----------Cyst-CH2 –S – CH O | | || AG CH - O - C –R1

| CH2 – O - C –R2 || O

Partie lipidique insérée dans la membrane Partie protéique ancrée dans la muréine

Les LPS : sont constitués de trois parties, une partie polysaccharidique, du core et du lipide A.

aa N term

a.g. aa C term

Propriétés de la membrane externe:

•Flexible

•Fluide

•Perméable à l’eau

•Imperméable aux ions chargés

•Bon isolant

Sélective

5.2.5.4 Distinction entre gram + et gram-

Pour savoir si une bactérie est gram + ou gram – il faut faire ce qu’on appelle la coloration de gram.

Gram + : bleu

Gram - : rouge

5.2.6 La capsule

5.2.6.1 définition

La capsule est une couche visqueuse qui entoure la paroi de certaines bactéries. Elle est composée d’homo ou hétéro-polymères de glucides ou d’acides aminés.

5.2.6.2 Rôles et propriétés

Rôle de protection, d’adhérence (Streptococcus mutans).

Elle nous renseigne sur le facteur de virulence (Streptococcus pneumoniae).

5.2.6.3 Composition chimique

La capsule est composée d’homo ou hétéro-polymères de glucides ou d’acides aminés.

Polymères d’acides aminés

La capsule de Bacillus anthracis est un polymère de poly acide D-glutamique.

…OC-(CH2)2-CH-NH-OC-(CH2)2-CH-NH-OC-(CH2)2-CH-NH…

COOH COOH COOH

Polymères de polysaccharides

Il existe deux groupes qui se différencient par leur mécanisme de synthèse.

Les homo et hétéro-polysaccharides de synthèse endogène

Les homo et hétéro-polysaccharides de synthèse exogène

5.2.7 Les flagelles

Flagelle = organe locomoteur.

Les dimensions sont fct de l’espèce : le diamètre est compris entre 10 et 30 µm et leur longueur entre 6 et 20µm.

5.2.7.1 Composition

5.2.7.2. Implantation s

Monotriche Amphitriche

Péritriche Lophitriche

5.2.7.3. Rotation

Ils peuvent tourner à une vitesse de 40 à 60 révolutions par seconde.

La direction de la rotation détermine le type de mouvement.

5.2.8 Les pili

Ils mesurent de 3 à 10 nm de diamètre et plusieurs µm de long.

On les retrouve plus chez les gram -.

Il en existe deux sortes : commun , sexuel

5.2.8.1 Les pili communs

Il y en a environ 1000 par cellule.

Rôle d’adhésion.

Protéines : piline, adhésine.

5.2.8.2 Les pili sexuels

Plus longs, plus épais et moins nombreux (10 par cellule).

Rôle: permettent le contact et l’accouplement entre deux bactéries.

5.2.9 La spore bactérienne

La spore bactérienne est la forme sous laquelle les bactéries peuvent résister aux conditions de vie qui leur sont défavorables.

Le plus souvent gram +. (Bacillus et Clostridium)

5.2.9.1 Physiologie de la sporulation

Bouleversement du métabolisme:

Protéines: enzymes lytiques

Acide nucléique: ADN , ARNm

Synthèse de produits particuliers.

4.2.9.2 Les étapes de la sporulation

4.2.9.3 La germination

Trois étapes : Activation, initiation et éclosion.

6. Modes de vie et types nutritionnels des bactéries

6.1 Modes de vie des microorganismes

Le parasitisme

Le commensalisme

La symbiose

Le saprophytisme

La prédation

6.2 Types nutritionnels des microorganismes

Besoins élémentaires: eau, source d’énergie, source de carbone et source de nutriments ( azote, sels minéraux…).

Il existe différents types trophiques basés sur le type de: nutriments, source de carbone, sources énergétiques, sources d’électrons et d’hydrogène.

6.2.1 Les nutriments:

Les prototrophes

Les auxotrophes

6.2.2 La source de carbone:

Les autotrophes

Les hétérotrophes

6.2.3 La source d’énergie

Les phototrophes

Les chimiotrophes

6.2.4 La source d’électrons et d’hydrogène

Les chimilithotrophes

Les chimioorganotrophes

6.3 Les types métaboliques

Donneurs d’e- Accepteurs d’e- Métabolismes

Composés minéraux ou organiques

Oxygène

Composé minéral (NO3

-, SO4-- …)

Composés organiques

Respiration (Aérobie)

Respiration (Anaérobie)

Fermentation (Anaérobie)

6.4 Les besoins en oxygène

Bactérie aérobie

Bactérie anaérobie : stricte et facultative

Bactérie microaérophile

6.5 Les substances indispensables à la croissance

• Le carbone

• L’hydrogène

• L’azote

• Le soufre

• Le phosphore

• L’oxygène

• Les cations

7 La croissance microbienne

7.1 Principales techniques d’estimation de la population microbienne

7.1.1. Comptage total

7.1.1.1 Hématimètre ou cellule de Thoma

7.1.1.2 Le compteur de Coulter ou compteur de particules

7.1.2 Comptage des cellules vivantes

7.1.2.1 Numération par culture sur milieu solide 1 ml 1 ml 1 ml

0,1 ml 0,1 ml 0,1 ml 0,1 ml

1 -1 -2 -3

Dilutions décimales

Ensemencement

Incubation

Dénombrement

7.1.2.2 Numération sur milieu solide après filtration

Incubation

Dénombrement

7.1.3 Méthodes de microbiologie rapide:

7.1.3.1 L’impédancemétrie

Estimation de la population par mesure physiologique du milieu de culture

Estimation de la population par la mesure des constituants cellulaires

Microorganisme

ATP Lyse cellulaire

Mg++

O2

Luciférine -luciférase Lumière

7.1.3.2 L’ATPmétrie

7.1.3.3 Le test ELISA

Anticorps

Fixation de

l’antigène sur

l’anticorps

Capture en sandwich

de l’antigène par

fixation d’un anticorps

Antigène Enzyme Substrat

Coloration

7.1.3.4 La PCR

7.2 La courbe de croissance

4. Phase de ralentissement

5. Phase stationnaire

6. Phase de déclin

1. Phase de latence

2. Phase d’accélération

3. Phase exponentielle de croissance

7.2.1 Comment obtenir cette courbe?

7.2.2 Les différentes phases

Ln N

DO

t

1

2

3

4 5

6

7.2.3 Expression mathématique de la croissance

µ = le taux de croissance spécifique

g = le temps de génération

n = le nombre de générations par heure

N

t

Log N

t

2 n

1 n

t1 t2

Courbe de croissance

y = 0,0015x - 0,0035

0,000

0,100

0,200

0,300

0,400

0,500

0,600

0,700

0 100 200 300 400 500 600

temps (min)

log

DO

temps

(min) log DO

30 0,189

60 0,189

90 0,190

120 0,192

150 0,220

180 0,270

210 0,315

240 0,360

270 0,405

300 0,450

330 0,495

360 0,500

390 0,502

420 0,500

Le temps de génération est de 2h35, le taux spécifique de croissance vaut 0,0015 et n vaut 0,8.

7.2.4 Influence de la durée de la phase de latence

7.2.4.1 Influence de l’état physiologique de l’inoculum

1

1

2

3

4

Ln N

t

Ln N

t

1 2 3

4

6.2.4.2 Influence du milieu de culture

On réalise en pratique une culture à 10%.

6.2.4.3 Influence du volume de l’inoculum

Ln N

Ln N

t

t

Ln N

t

Milieu A

Milieu A

Milieu B

7.3 Les différents facteurs influençant la croissance microbienne

7.3.1 Influence de l’activité d’eau

L’activité d’eau est le rapport entre la pression de vapeur d’eau du produit à analyser et la pression de vapeur de l’eau pure.

Elle peut se mesurer grâce au thermomètre humide.

Chaque microorganisme a une activité d’eau maximale et minimale.

Activité d’eau Environnement Bactéries Mycètes

1,00 (eau pure) Sang, viande, eau

de mer, légumes,

fruits

La plupart des

bactéries gram –

non halophiles

0,95 Pain La plupart des

bacilles gram +

Basidomycètes

0,90 Jambon La plupart des

coques et les

Bacillus

Fusarium, Mucor,

Levures

ascomycètes

0,85 Salami Staphylococcus Accharomyces

rouii (dans le sel)

0,80 Confiture Penicillium

0,75 Lacs salés,

poissons salés

Halobacterium et

Actinospora

Aspergillus

0,70 Céréales,

sucreries, fruits

secs

Aspergillus

0,60 Chocolat, miel, lait

en poudre

Accharomyces

rouii (dans le

sucre), Xeromyces

bisporus

7.3.2 Influence de la disponibilité en nutriment

Le taux de croissance d’un microorganisme est fonction de la concentration en nutriment.

µmax [glucose]

µ=

Kglucose + [glucose]

µ

[glucose] [] limitante

7.3.3 Influence de la température

Les microorganismes sont affectés par la température du milieu extérieur. On peut classer les microorganismes en 3 classes selon leur plage de température.

Les psychrophiles ont une T° optimale plus petite que 20°C.

Les mésophiles ont une température optimale comprise entre 20°C et 45°C.

Les thermophiles ont une température optimale plus grande que 45°C

Tmin T opt T max T°

g

µ

Progression du taux de croissance et du temps de génération en fonction de la température

7.3.4 Influence du pH

Le pH influence :

- La composition du milieu de culture

- Le mécanisme de transport

- Le mécanisme de résistance au stress

Les microorganismes peuvent être classés selon leur zone de pH

Les acidophiles ont un pH optimal de croissance entre 1 et 5,5

Les neutrophiles ont un pH optimal de croissance entre 5,5 et 8

Les alcalophiles ont un pH optimal de croissance entre 8 et 11,5

7.4 Les cultures asynchrones et synchrones

7.4.1 La culture asynchrone

Culture asynchrone : toutes les cellules dans un état physiologique différent

Etude du comportement général d’une population.

7.4.1.1 Différentes façons d’obtenir une culture asynchrone

• Culture Batch

• Culture fed-batch: 2 types:

- Chemostat

- Turbidostat

7.4.1.2 Représentation graphique de la masse microbienne, du nombre de cellules et de la concentration en ADN pour une culture asynchrone

Log Masse

Log Nombre de cellules

Log [ADN]

temps

7.4.2 La culture synchrone

7.4.2.1 Différentes façons d’obtenir une culture synchrone

Culture synchrone: toutes les cellules sont dans le même état physiologique

Etude du comportement individuel des microorganismes

Synchronisation des populations sporulentes : 100°C puis germination

Synchronisation des bactéries non sporulentes: sélection dans un état physiologique précis

7.4.2.2 Représentation graphique de la masse microbienne, du nombre de cellules et de la concentration en ADN pour une culture synchrone

Log Masse

Log Nombre de cellules

Log [ADN]

temps

7.5 Contrôle de la croissance microbienne

7.5.1 Pasteurisation et stérilisation par la chaleur

Pasteurisation :procédé qui permet de détruire la plupart des microorganismes (79 à 99%)

Stérilisation : procédé qui permet de détruire la totalité des microorganismes.

Stérilisation par chaleur sèche

Stérilisation par chaleur humide

7.5.2. Stérilisation par radiation

Radiations ionisantes: détruisent

Les molécules d’ADN

Lumière ultraviolette: cause des

Altérations au sein des acides

nucléiques

7.5.3. Stérilisation par filtration

Utilisation des filtres à membranes qui retiennent les microorganismes

7.5.4 Stérilisation par substances chimiques toxique

• Agent antimicrobien • Agent bactéricide • Agent bactériostatique • Germicide • Agent bactériolytique • Désinfectant • Antiseptique • Agent chimiotherapeutique • Antibiotique