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AFBB CAP APR Microbiologie appliquée (SA1) 1/4 II. Développement et croissance des micro-organismes Lorsqu'on introduit une petite quantité de bactéries dans un milieu nutritif liquide et limpide, le milieu devient trouble en quelques heures s'il est placé à 37°C. Ce trouble provient de la multiplication des bactéries dans le milieu : les bactéries ont trouvé dans le milieu nutritif les substances nécessaires à leur croissance. I. Les conditions de vie des micro-organismes I.1. Notion de milieu nutritif Une bactérie est constituée de nombreux composants : protéines, lipides, glucides, ADN… (voir tableau 1 ). Afin de se diviser, elle doit trouver dans son milieu de vie les éléments nécessaires à la synthèse de ces composants. Ces éléments sont appelés des nutriments : ce sont des substances que la bactérie puise dans son milieu et qu'elle utilise pour produire ses constituants. Un milieu fournissant des nutriments à des micro-organismes est appelé milieu nutritif. Composants % du poids sec (sans eau) Protéines 55,0 Acides nucléiques (ADN, ARN) 23,6 Lipides 9,1 Glucides 2,5 Molécules complexes 6,0 Ions minéraux 1,0 Tableau 1 : composition chimique de la bactérie Escherichia coli. Les bactéries peuvent donc obtenir leur constituants :

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II. Développement et croissance des micro-organismes

Lorsqu'on introduit une petite quantité de bactéries dans un milieu nutritif liquide et limpide, le milieu

devient trouble en quelques heures s'il est placé à 37°C. Ce trouble provient de la multiplication des

bactéries dans le milieu : les bactéries ont trouvé dans le milieu nutritif les substances nécessaires à leur

croissance.

I. Les conditions de vie des micro-organismesI.1. Notion de milieu nutritif

Une bactérie est constituée de nombreux composants : protéines, lipides, glucides, ADN… (voir tableau

1). Afin de se diviser, elle doit trouver dans son milieu de vie les éléments nécessaires à la synthèse de ces

composants. Ces éléments sont appelés des nutriments : ce sont des substances que la bactérie puise dans

son milieu et qu'elle utilise pour produire ses constituants. Un milieu fournissant des nutriments à des

micro-organismes est appelé milieu nutritif.

Composants % du poids sec (sans eau)

Protéines 55,0

Acides nucléiques (ADN, ARN) 23,6

Lipides 9,1

Glucides 2,5

Molécules complexes 6,0

Ions minéraux 1,0

Tableau 1 : composition chimique de la bactérie Escherichia coli.

Les bactéries peuvent donc obtenir leur constituants :

soit en les prélevant directement dans leur milieu (s'ils y sont disponibles) ;

soit en les fabricant à partir d'autres nutriments présents dans ce milieu.

Certains nutriments sont indispensables pour le micro-organisme, leur absence dans le milieu empêche le

développement de ce micro-organisme.

Une bactérie doit donc prélever dans son environnement tous les éléments chimiques dont elle est

constituée. Six éléments doivent se trouver en quantités importantes (carbone, hydrogène, oxygène, azote,

phosphore et soufre). De nombreux autres éléments sont nécessaires en quantités plus faibles (potassium,

sodium, magnésium, chlore, fer,…).

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I.2. Relations des micro-organismes avec l'oxygène : types respiratoires (tableau 2)

Les animaux ont besoin de dioxygène (O2) pour vivre, car celui-ci est nécessaire pour la respiration.

Certains micro-organismes sont dans ce cas : ils sont dits aérobies stricts.

D'autres micro-organismes peuvent se développer aussi bien en présence qu'en absence d'oxygène, ils

sont dits aéro-anaérobies.

De nombreuses bactéries ne tolèrent pas l'oxygène, et ne se développent qu'à l'abri de celui-ci. Ces

bactéries sont dites anaérobies strictes.

TYPE RESPIRATOIRE AEROBIE STRICTE AERO-ANAEROBIE ANAEROBIE STRICTE

BESOIN EN O2 O2 nécessaire Indifférence vis à vis de O2 O2 toxique

Tableau 2 : types respiratoires

II. Croissance et multiplication des micro-organismesII.1. La courbe de croissance

Dans un milieu non renouvelé, la croissance d'une population microbienne s'arrête au bout d'un certain

temps lorsque les nutriments sont épuisés, ou lorsque trop de substances toxiques se sont accumulées dans

le milieu.

Pour obtenir une courbe de croissance, on met en culture un petit nombre de bactéries dans un milieu

nutritif liquide, puis on réalise des prélèvements périodiques (toutes les ½ heures par exemple) afin

d'estimer la population bactérienne.

Le nombre de bactéries au départ de l'étude (N0) est appelé "charge microbienne initiale".

Figure 1 : placées dans un milieu de

culture, les micro-organismes ne se divisent

pas avant un certain temps (I). Les divisions

cellulaires commencent ensuite (II) puis

atteignent leur vitesse maximale (III). Au

bout d'un certain temps, les divisions

ralentissent (IV) puis cessent (V). Les

bactéries finissent par mourir (VI).

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II.2. Les facteurs influençant la croissance

La nature et la concentration du (ou des) substrat(s)

Un substrat est une molécule présente dans le milieu, disponible pour les micro-organismes. Il peut être

de nature glucidique, protéique ou lipidique. Un micro-organisme donné ne peut pas utiliser tous les

substrats possibles… Les substances présentes dans le milieu, et leur quantité, vont donc influencer la

croissance microbienne. Par exemple, toutes les bactéries ne sont pas capables de se développer dans le

lait, car elles doivent pour cela être capable d'assimiler le sucre présent dans le lait, le lactose.

La température

La vitesse de croissance d'un micro-organisme dépend de la température : chaque espèce présente une

température optimale de croissance. Elle est de 37°C pour de nombreuses bactéries (les bactéries

vivant dans l'intestin par exemple). Cette valeur varie considérablement selon les micro-organismes (voir

tableau 3).

Groupe Température minimale

de croissance

Température optimale

de croissance

Température maximale

de croissance

Psychrophiles - 15 °C 15 °C 25 °C

Psychrotrophes 0 °C 30 °C 40 °C

Mésophiles 15 °C 37 °C 45 °C

Thermophiles 30 °C 50 °C > 65 °C

Tableau 3 : micro-organismes et températures de croissance

Le pH (l'acidité)

Le pH influence la croissance microbienne. Il est possible, comme pour la température, de déterminer le

pH optimal de croissance d'une espèce bactérienne. Par exemple, certaines bactéries lactiques sont dites

acidophiles, car leur croissance est favorisée par un milieu acide (dont le pH est faible). La plupart des

bactéries ont leur développement maximal dans un milieu dont le pH est proche de la neutralité (pH = 7).

La disponibilité de l'eau (ou "activity of water", en abrégé Aw*)

La disponibilité de l'eau dans un milieu est variable. De façon générale, les bactéries sont très sensibles à

une diminution de la disponibilité de l'eau. Par contre, les levures et les moisissures tolèrent des Aw

faibles et peuvent se développer dans les produits à faible teneur en eau.* L'Aw est une valeur comprise entre 0 et 1. Dans l'eau pure, l'eau est totalement disponible : l'Aw est égal à 1. Dans les

aliments séchés ou salés, la disponibilité de l'eau est plus faible (Aw < 0,8).

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II.3. La sporulation

Certains bacilles Gram positifs (Bacillus, Clostridium) peuvent développer une forme particulièrement

efficace pour survivre dans des conditions difficiles : la spore (voir figures 2 et 3). Celle-ci est résistante

à la chaleur, aux rayons ultra-violets, aux désinfectants chimiques, à la dessiccation.

La spore n'a pas d'activité métabolique détectable et est caractérisée par une déshydratation importante.

Elle peut retourner à la forme bactérienne végétative par un processus inverse à la sporulation : la

germination.

Figure 2 : structure d'une spore

Figure 3

III. ConclusionLa multiplication des micro-organismes dans un milieu (un aliment par exemple) dépend de nombreux

paramètres. Le conditionnement et la conservation des aliments vont donc être effectués par rapport à ces

paramètres (réfrigération, déshydratation, conditionnement sous vide, etc…).