Chapitre III : Nutrit° bactérienne

Intro Qd on introd. un pt nb de bac dans un milieu liquide neuf, stérile et ds de bonnes condit° d’incubat° troubles en qques heures. Un dénombrement µbien montrerait qu’il y a eu format° de milliards (1.109) de bac identiques car multiplicat° bac ttes les 20 min parfois moins.En 48h si rien n’arrête la proliférat° à partir d’1 bac on aurait 4000 fois la masse de la Terre.

Croissance bactérienne : accroissement de tt les composants d’un org qui donne chez les bact. Une augmentat° de nb de cellules (biomasse)La synthèse des constituants bactien est donc la mutiplicat° bactérienne s’effectue à partir des nut puisés ds le milieu de cultureLa transformat° et l’assemblage des nut vas consommer de l’NRJ

Nutriment (mol simples) ---(anabolisme) Polymères (mol complexes) -Structure cell -f° cell (enzymes)

Substrat réduit (AH2) -----(NRJ)produit oxydé

Ttes les bac ont des besoins communs de base (H2O, source d’NRJ, source de C, source de N et des éléments minéraux)= besoins élémentairesCertaines bact sont incapables de se multiplier dans ces condit°, ils leurs manques 1 ou plusieurs constituants essentiels utile a la synthèse d’un composant indispensable à la vie cellulaire, ces besoins spé sont appelés facteurs de croissance. Selon leurs natures on définit des catégories de bac appelés type trophique

I-Besoins élémentaires Une bactérie devra puiser dans son env. en qualité et en quantité tt les éléments chim. dont elle est constituée. Constituants bact voisin de ceux des eucaryotes, constituants classées en diff classes.Eléments en quantité importante, macroéléments : C, H, O, N, P, S.D’autres éléments en quantité plus faibles, micro éléments: Mn, Mg, Fe, Cl…Les oligoéléments comme les ions métalliques : Al, Zn, Co…I-1-Besoins en éléments constitutifs

a) L’eauÉlément fondamental, solubilisant les nutriments assurent le transport des molécules et réalisent des r° d’hydrolyse.Aw (activity of water) paramètre qui quantifie la disponibilité de l’eau.Calcul : nb mol H2O / (nb mol H2O +nb mol de soluté)0<Aw<1

Les µorg ont besoin d’un certain taux d’humidité Plus Aw est faible plus la croissance vas diminuer seul la spore peut se maintenir [compo des milieux de culture]Milieu 1 milieu minéral adéquate pour couvrir les besoins en éléments non carbonés, il apporte en quantité suffisante N, P, S, Ca, Mg, K, Cr, Cl, Fe et Mn, quand aux oligoéléments ils sont apportés par les impuretés des réactifs, de l’eau .

b) Sources d’azote NSe retrouve dans les protéines et les ac nucléiques, généralement fourni sous forme minérale (NO 3-, N O2-, N atmosphériq, NH4+) le plus souvent NH4+ assimilé, sous forme organique (peptones, extrait de levure, massérat° de viande et parfois urée (urée-indole)

c) Sources de soufre SUtile à la synthèse des aa soufrés (Cis. Méth.) et ac nucléiquesSource mineral (SO4

2- sulfate, SO32- sulfite, S2O3

2- thiosulfate) organique (aa soufrés)d) Source de Carbone C

50% de la masse sèche doit être en disponible en quantité importante Á partir du seul CO2 atmosphérique Nitrosomonas, est capable de synthétiser tout ses composent carbonés bactérie autotrophe, est aussi capable se de multiplier sur un milieu minéral contenant comme seule source de C le CO2 atmosphérique.E.coli est une bactérie hétérotrophe car a besoin d’une source de C autre que du C atmosphérique, mais du C organique, le glucose. La quasi totalité des bactéries isolées en médic sont hétérotrophes.RM certaines bactéries bien qu’hétérotrophes ont besoin d’une atmosphère enrichie en CO2 (Haemophilus, Brucella, Neisseiria gonorrhoeae) Les exigences des µorg sont très variés sur ce plan, certains assimiles un gd nombre de substrat (Pseudomonas aeruginosa) et sont donc peu exigeants alors que d’autres sont spé. d’un seul composé (Pseudomonas méthanica, qui dégrade que le méthane CH4 utilisé pour luter contre les rejets industriels)

I-2-Besoins d’NRJLes bactéries ont besoins d’NRJ pour synthétiser la biomasse et pr réaliser un travail (transport actif, mobilité). Selon l’origine de l’NRJ on distingue 2 gd ensembles bactien

*Les bactéries phototrophes (ou photosynthétiques) : grâce à des pigments photosensibles comme la bactériochlorophylle transforme l’NRJ lumineuse en NRJ chimique*Les bactéries chimiotrophes plus nombreuses utilisent l’NRJ libérée de l’oxydat° de substances chimiques réductrices qui peuvent avoir 2 origines :

-minérale bactéries chimiolithotrophe (Thiobacillus…) -organique bactérie chimio-organotrophe les plus nombreuses presque toutes les bactéries pathogénes sont chimio-organotrophe

L’oxydat° revient souvent a une déhydrogénat°libérat° d’e- qui après un cheminement sur un transporteur être pris en charge/ un accepteur (un oxydent) l’oxygène ou les ions minéraux repirat°, il peut être de nature organique fermentat°

II-Besoins spécifiques : facteurs de croissanceII-1Mise en évidence et Déf°Une bactérie qui peut se développer sur un milieu minimum contenant les éléments de base et le glucose seul source de C à partir du glucose elle est capable de synthétiser tout ses constituants donc elle est non exigeante, est dite PROTOTROPHE Une bactérie qui ne pousse pas sur un milieu minimum mais sur un milieu contenant des sels minéraux, une faible quantité d’autres éléments est dite AUXOTROPHE vis-à-vis des éléments rajoutés en petite quantité. A partir du glucose elle est capable de constituer tt ses constituants sauf les éléments rajoutés en pt quantité ces constituants sont dits facteurs de croissance pour les souches concernées.Déf :*Facteur de croissance : constituant de la bactérie que celle-ci ne sait pas synthétiser et qui est indispensable à sa croissance *Bactérie prototrophe : bactérie qui est capable de se développer sur un milieu minimum contenant un seul substrat carboné, elle ne nécessite pas de facteur de croissance.*Bactérie auxotrophe : bactérie exige pr se dév. 1 ou plusieurs facteurs de croissance car elle est incapable de la synthétiser à partir de la source carbonée.

II-2-Nature et propriétés a) nature chimiqueTrès variées mais on trouve essentiellement :-aa essentiels, bases puriques ou pyrimidiques (pr les bases de l’ADN) : Qd une bactérie à partir de la source de C et de N qui lui est proposée ne sait pas synthétiser un aa une base purique ou pyrimidique c’est la synthèse des protéines indispensables ou des ac nuc qui est affectée -vitamines (coenzymes ou précurseurs de coenzymes) :l’acide nicotinique, la vit. B2 sont des constituants de coenzymes de déshydrogénat° respectivement du NAD+ et du FAD, indispensables aux oxydat° génératrices d’NRJ. La thiamine est le coenzyme des r° de décarboxylat°, la biotine catalyse les r° de carboxylat°. Si l’un de ces coenzymes n’est pas présents les voies métab essentielles sont bloquées absence de croissanceb) propriétés Indispensables à faible dose, spécificité étroite car un facteur de croissance ne peut pas remplacer un autre.[Tableau « quelques f° des facteurs de croissance vitaminiques »]

II-3-Applicat°a) Établissement de milieux de culture spécifiques -milieux de bases courants, dit empiriques, contiennent naturellement de nombreux facteurs de croissance (extraits de levures, peptone…) mais la connaissance des besoins spécifiques est indispensable pour la culture des bactéries exigeantes b) Dosage µbio des vit.Le rapport de la [C] de facteurs de croissance et la croissance de la bactérie exigeante est utilisé pour le dosage µbio des vitamines en particulier la [C] des vitamines , la croissance bactérienne est proportionnelle à la [C] de facteur de croissance puisque dans un milieu privé d’un fact de croissance déterminé tel bactérie ne peut se multiplier, il est possible d’utiliser la croissance µbN comme méthode de détect° et de dosage des vit du group Bα-PrincipeOn prépare un milieu nutritif contenant ttes les substances nécessaires à la croissance de la bactérie choisie sauf la substance à doser. Après ensemencement, si on ajoute secondairement la vitamine la croissance bactérienne appréciée après étuvage serrât proportionnelle à la quantité de vitamine introduite. Il sufi de manipuler ds les même condit° avec une vitamine étalon et le prod à doser pr en déduire le titre de ce dernier.β-Techniques utilisées -Mesure photométrique de la turbidité du milieu -Dosage d’une substance chimique élaborée pendant la croissance-Mesure de la quantité de CO2 au coure de la fermentat° alcooliq par Saccharomyces cervisiae en présence de thiamine.-Pesage de la masse bactérienne.-Mesure du diamètre de la culture sur milieu solide.

c)Phénomène de syntrophieUn besoin en facteur de croissance peut être satisfait par la présence d’une autre espèce qui synthétise ce facteur de croissance. Ceci se trad/ la présence de colonies plus nombreuses et plus grande de la bactérie exigeant autour des colonies productrices du facteur exigé. Ainsi en ensemençant un produit polyµbien contenant Haemophilus influenzae et Staphilococcus aureus sur gélose au sang, on constate que les colonies d’Haemophilus sont + nombreuses et plus grosses dans le voisinage des colonies de Staphilococcus. L’étude des besoins en facteur de croissance permet d’identifier le genre et différencier les espèces au sein du genre.

d) Fabricat° d’antimétabolites à usage médicalLe paraaminobenzoique (=PAB) est l’un des constituantes de l’ac folique, coenzyme intervenant dans la synthèse des ac nuc. Les bactéries auxotrophes vis-à-vis de PAB cultivent dans un milieu minimum supplémentées de PAB

Le Paraaminobenzènesulfanamide (=sulfamide) est un analogue structural du PAB du fait de sa parenté structurale avec le PAB ce composé est intégré dans l’ac folique pr produire un coenzyme qui sera non fonctionnel. C’est un exemple de substance à activité anti bactérienne et don le mécanisme d’act° est celui d’un anti métabolique.Chez les bactéries n’exigent pas le PAB comme facteur de croissance, l’addit° de ce sulfamide dans le milieu inhibe le dév. µbien car mes bactéries en présence d’un substrat ne synthétisera pas l’enzyme utile à sa dégradat° mais utilisera le substrat présent dans le milieu