Croissance bactérienne

Quelle est la définition de la croissance bactérienne ?

Lafission b inaire est la principale méthode de reproduction des cellules bactériennes. La fission binaire est un type simple de division cellulaire dans lequel la cellule duplique son matériel génétique, s'allonge et se divise en deux nouvelles cellules filles identiques à la cellule mère. Grâce à la fission binaire, la croissance bactérienne peut conduire à la production de colonies contenant des millions de cellules bactériennes !

Fig. 1. La fission binaire chez les bactéries. Le processus commence par la duplication du matériel génétique (le faisceau rose cède la place à un autre faisceau, vert, et le plasmide unique cède la place à un autre). La cellule s'allonge ensuite et se resserre jusqu'à se diviser en deux.

Conditions de croissance des bactéries

Le pH pour la croissance bactérienne

Le pH joue également un rôle essentiel dans la croissance bactérienne. En effet, le pH d'un environnement particulier peut affecter l'activité des enzymes nécessaires à la croissance et au métabolisme des bactéries. Par conséquent, une plage de pH appropriée est cruciale pour la croissance et la survie des bactéries.

La plupart des bactéries se développent dans un environnement au pH neutre, entre 6,5 et 7,5. Cependant, certaines bactéries se sont adaptées pour se développer dans des conditions extrêmement acides ou basiques.

• Les acidophiles sont des bactéries qui se développent dans des environnements acides avec un pH aussi bas que 1,0.
• Les neutrophiles sont des bactéries qui se développent dans des environnements neutres dont le pH est compris entre 5 et 8.
• Les alcaliphiles sont des bactéries qui peuvent se développer dans des environnements basiques dont le pH peut atteindre 11,0.

En général, la plupart des bactéries pathogènes se développent entre un pH de 7,2 et 7,6. Cependant, certaines bactéries (ex. Lactobacilli) sont capables de se développer à un pH inférieur à 4, tandis que d'autres, comme V.cholerae , peuvent se développer à un pH basique (8,2-8,9).

Phases de la croissance bactérienne

La croissance des bactéries peut être divisée en quatre phases :

1. Phase de latence

2. Phase logarithmique

3. Phase stationnaire

4. Phase de mort

Il est important de noter que la durée de chaque phase peut varier en fonction des bactéries spécifiques et de l'environnement dans lequel elles se trouvent. De plus, toutes les bactéries ne passeront pas par toutes les phases.

Phase de latence

La croissance bactérienne commence par la phase de latence . À ce stade, les micro-organismes viennent d'être introduits dans le milieu de culture et essaient de s'y acclimater. Il y a donc une activité métabolique en cours, mais pas de division cellulaire.

Phase logarithmique

Ensuite, nous avons la phase logarithmique. Dans cette phase, les bactéries se divisent de façon exponentielle. Ici, la bactérie est de petite taille et biochimiquement active. Le nombre de cellules bactériennes commence également à augmenter en raison de la division cellulaire.

Phase stationnaire

La troisième phase est appelée phase stationnaire. À ce stade, la croissance bactérienne s'arrête presque complètement en raison de l'épuisement des nutriments et de l'élévation des niveaux de toxines. De plus, le nombre de cellules viables formées et le nombre de cellules mourantes s'équilibrent. Une autre chose importante à savoir est que, pendant cette phase, la bactérie devient gram-variable. Les bactéries peuvent également produire des exotoxines, des antibiotiques et des bactériocines au cours de cette phase.

Phase de mort

Enfin, nous avons la phase de mort, également connue sous le nom de phase de déclin. Ici, la bactérie cesse complètement de se diviser et la mort cellulaire se poursuit en raison de l'épuisement des nutriments et de l'accumulation des produits toxiques, de sorte que le nombre de la population bactérienne diminue.

Courbe de croissance bactérienne

Les bactéries ont besoin de temps pour se développer et se reproduire. Le temps nécessaire à une population bactérienne pour doubler sa taille est appelé temps de génération et varie en fonction de l'espèce et des conditions de croissance. Certaines bactéries ont des temps de génération aussi courts que 20 minutes, tandis que d'autres peuvent prendre plusieurs heures, voire plusieurs jours. La population de bactéries continuera à croître jusqu'à ce que les nutriments et autres conditions deviennent limitants.

Quoi qu'il en soit, le graphique général de la croissance bactérienne comprend les quatre phases décrites ci-dessus.

Formule de croissance bactérienne

Lorsqu'on traite de la croissance bactérienne, on peut avoir besoin de déterminer le temps de génération. En calculant le temps de génération, nous pouvons mesurer le taux de croissance d'une population microbienne.

La formule du temps de génération est la suivante :

$$ \text{temps de génération}(t_{g}) = \frac{\text{temps écoulé}(t)}{\text{nombre de générations}(n)} $$.

Mais comment utiliser le temps de génération pour connaître le nombre de cellules dans un certain laps de temps ? Nous pouvons utiliser la formule ci-dessous :

$$ n_{t} = n_{0} \times 2^{n} $$

où ,

• \N( n_{0} \N) est le nombre initial de cellules.

• \N( n_{t} \N) est le nombre final de cellules après une certaine période de temps.

• \N( n \N) est le nombre de nouvelles générations sur une période de temps donnée. \( n = \frac{\text{temps donné}}{\text{temps de génération}} \)

Résolvons un exemple !

Méthodes de mesure de la croissance bactérienne

Nous pouvons utiliser des mesures directes et indirectes de la croissance bactérienne et déterminer la taille de la population bactérienne .

Tout d'abord, parlons de la méthode de comptage microscopique direct pour le nombre total de cellules. Dans cette méthode, les scientifiques utilisent une lame spécialisée appelée chambre de comptage de Petroff-Hausser (Figure 4). Cette chambre de comptage comporte une grille qui facilite le comptage des cellules lorsqu'elles sont observées au microscope.

Cette méthode est facile et rapide à utiliser. Cependant, elle présente certaines limites. Par exemple, on ne peut pas distinguer les cellules vivantes des cellules mortes à moins d'utiliser des techniques de coloration spéciales. De plus, si les cellules sont trop petites, il peut être difficile de les compter.

Aujourd'hui, une méthode couramment utilisée pour compter les cellules viables est connue sous le nom de plate count ou viable count. Les cellules viables sont des cellules vivantes et capables de se développer sur des milieux de culture de laboratoire. En gros, les scientifiques répandent les microbes dans un milieu solide et comptent ensuite les colonies. Il y a deux façons de procéder (figure 5) :

1. Méthode de la plaque d'étalement : en ajoutant 0,1 ml ou moins d'échantillon à la surface d'une plaque de gélose, en l'étalant uniformément et en l'incubant jusqu'à ce que des colonies soient visibles à la surface. Ensuite, les plaques contenant entre 30 et 300 colonies sont comptées et le nombre de cellules viables est exprimé en unités CFU (colony forming units).

2. Méthode de la plaque de coulée : un volume connu de culture (0,1 à 1,0 ml) est ajouté à une plaque stérile. On y ajoute ensuite un milieu stérile d'agar fondu, que l'on mélange uniformément. Après solidification de la gélose et incubation, on compte les colonies de surface et les colonies souterraines.

Prévenir la prolifération des bactéries

Il est important de prévenir la croissance bactérienne afin de maintenir un environnement sûr et hygiénique, et d'empêcher la propagation des maladies. Plusieurs méthodes peuvent être utilisées pour prévenir la prolifération des bactéries :

1. L'assainissement: Nettoyer et désinfecter régulièrement les surfaces et les équipements peut aider à éliminer les bactéries et à les empêcher de se développer. Cela est particulièrement important dans les endroits où se trouvent des personnes dont le système immunitaire est faible ou sous-développé (par exemple les enfants, les personnes âgées et les personnes atteintes de maladies auto-immunes) ou dans les endroits où le risque d'infection est élevé (hôpitaux, restaurants, etc.).

2. Contrôle de la température : Les bactéries sont sensibles aux changements de température. De nombreuses espèces ne peuvent pas survivre à des températures élevées et ne peuvent pas se reproduire facilement à des températures basses. Chauffer les aliments à la température appropriée ou réfrigérer et congeler les aliments peut aider à prévenir la croissance bactérienne.

3. Contrôle de l'humidité: Les bactéries se développent dans des environnements humides, c'est pourquoi le maintien d'un faible taux d'humidité peut aider à prévenir la croissance bactérienne.

4. Contrôle du pH: De nombreuses bactéries ont une plage étroite de niveaux de pH dans laquelle elles peuvent se développer. En contrôlant le pH d'un produit, on peut empêcher la prolifération des bactéries.

5. Conservation: L'utilisation de conservateurs tels que le sel, le sucre, le vinaigre et l'alcool peut aider à prévenir la croissance des bactéries en rendant l'environnement inhospitalier pour elles.

6. Hygiène personnelle: Se laver correctement les mains, prendre une douche et adopter d'autres pratiques d'hygiène personnelle peut aider à prévenir la propagation des bactéries. Cela est particulièrement important lorsqu'une personne est malade (par exemple, lorsqu'elle a la diarrhée).

7. Utilisation d'agents antimicrobiens: Il existe plusieurs agents antimicrobiens qui peuvent être utilisés pour empêcher la croissance bactérienne, comme les antibiotiques, les antiseptiques et les désinfectants. Chaque produit a une utilisation différente et tous ne fonctionnent pas contre toutes les bactéries. Ainsi, en particulier pour les antibiotiques, nous ne devrions pas les utiliser lorsque ce n'est pas recommandé par un médecin. Ils peuvent nous fournir le bon type d'antimicrobien pour chaque situation.

8. Stérilisation: C'est le processus de destruction ou d'élimination de toutes les formes de vie et de micro-organismes. Elle est utilisée dans les secteurs de la médecine, des laboratoires et de l'alimentation. Il existe différents types de stérilisation, comme les méthodes de stérilisation en fonction de la température ou de l'agent.

Il est important de noter que les bactéries n'ont pas toutes les mêmes exigences en matière de croissance et que toutes ces méthodes ne sont pas efficaces pour empêcher la croissance de tous les types de bactéries.

Zone de danger pour la croissance bactérienne

Cette plage de températures est particulièrement dangereuse car elle se situe dans la fourchette des températures couramment utilisées pour conserver et préparer les aliments. Les bactéries peuvent doubler en nombre toutes les 20 minutes dans la zone de danger, ce qui signifie que même une petite quantité de bactéries peut rapidement se multiplier et atteindre des niveaux dangereux pour la santé humaine.

Pour éviter la prolifération des bactéries, il est important de maintenir les aliments hors de la zone de danger, soit en les gardant à des températures supérieures à 57°C ou inférieures à 5°C, soit en les chauffant ou en les refroidissant rapidement à travers la zone de danger.