Courbe de croissance bactérienne, phases, facteurs

1340
Jonah Lester

le Croissance bactérienne c'est un processus complexe qui implique de nombreuses réactions biochimiques et qui entraîne une division cellulaire bactérienne. Si nous devions le définir plus précisément, nous dirions qu'il s'agit d'une augmentation du nombre de bactéries dans une population, et non de la taille de chaque bactérie individuelle..

Les bactéries sont des organismes procaryotes, dépourvus de noyau ou de tout autre compartiment membraneux intracellulaire. Ce sont des organismes microscopiques unicellulaires, naturellement répartis dans tous les écosystèmes de la biosphère: dans les sols, les plans d'eau, les animaux, les plantes, les champignons, etc..

Culture de Klebsiella pneumoniae sur gélose MacConkey

Par rapport à de nombreux eucaryotes, les bactéries se propagent généralement beaucoup plus rapidement, ce qui peut se produire à la fois dans le contexte naturel de chaque espèce et dans des environnements expérimentaux contrôlés (in vitro).

Index des articles

  • 1 Comment se produit la division cellulaire chez les bactéries?
  • 2 Courbe de croissance bactérienne
    • 2.1 Quelle est la courbe de croissance bactérienne?
  • 3 phases de croissance bactérienne
    • 3.1 Phase de latence ou phase de latence
    • 3.2 Phase exponentielle ou logarithmique (log)
    • 3.3 Phase stationnaire
    • 3.4 Phase de déclin ou de mort
  • 4 Facteurs qui influencent la croissance bactérienne
  • 5 Références

Comment se produit la division cellulaire chez les bactéries?

Comme dans le reste des organismes cellulaires, la division cellulaire chez les bactéries est un processus qui se produit sous un contrôle strict, à la fois spatial et temporel, qui comprend:

- la réplication ou la duplication de l'ADN (le matériel génétique)

- sa répartition entre les deux futures cellules filles (pôles opposés de la cellule de division)

- la séparation des deux cellules résultantes grâce à la formation d'un "septum" ou paroi médiane dans la cellule de division

Dans ces organismes, une telle division cellulaire est connue sous le nom de fission binaire et est le processus qui conduit à une augmentation du nombre d'individus bactériens dans une population, c'est-à-dire à une croissance bactérienne..

Comme chaque cellule pendant la division doit dupliquer son matériel génétique et, par conséquent, augmenter sa taille, cela implique que la fission binaire est un événement biochimiquement actif, qui nécessite un investissement énergétique, c'est-à-dire des réactions de synthèse et des réactions de dégradation..

La croissance d'une population bactérienne peut être tracée comme l'augmentation du nombre de cellules en fonction du temps et ce graphique trace une courbe appelée «courbe de croissance bactérienne», dans laquelle plusieurs phases sont distinguées où différents processus caractéristiques se produisent..

Courbe de croissance bactérienne

Illustration d'une bactérie

Muchos autores han descrito el crecimiento de una población bacteriana como un proceso exponencial o geométrico, pues cada ciclo de división (también conocido como generación) hace que de 1 célula inicial surjan 2, luego que de estas dos surjan 4, después 8, después 16 et ainsi de suite.

Le temps nécessaire à chacune de ces générations pour se former est donc connu sous le nom de temps de génération ou temps de doublement, qui peut être facilement calculé, qui est généralement constant et presque toujours spécifique à l'espèce..

Afin de E. coli, Par exemple, l'un des organismes modèles parmi les procaryotes, le temps de doublement est de plus ou moins 20 minutes, tandis que d'autres espèces telles que Clostridium perfringens ou alors Mycobacterium tuberculosis avoir des temps de doublement de 10 minutes et plus de 12 heures, respectivement.

Micrographie électronique de la bactérie Escherichia coli

Il est important de mentionner que le temps de génération et, par conséquent, la croissance bactérienne, peuvent être modifiés en fonction de divers facteurs, dont nous parlerons plus tard..

Quelle est la courbe de croissance bactérienne?

Illustration d'une courbe de croissance bactérienne typique montrant, dans cet ordre, les phases de latence, exponentielle, stationnaire et mortelle

Au fil des années, les scientifiques ont réussi à décrire le phénomène de croissance bactérienne à l'aide de méthodes graphiques, et c'est ainsi que ce que nous connaissons aujourd'hui sous le nom de courbe de croissance bactérienne est apparu..

Cette courbe n'est rien de plus qu'un graphique montrant l'augmentation du nombre de cellules dans une culture (tracée sur une échelle logarithmique) par unité de temps, à partir de laquelle des informations précieuses sont obtenues..

Généralement, toutes les bactéries cultivées expérimentalement in vitro qui sont fournis avec tous les nutriments nécessaires à la croissance présentent un modèle de croissance similaire, qui peut être facilement observé lorsque la courbe de croissance est tracée.

Dans cette courbe de croissance, on distingue plusieurs stades ou phases très caractéristiques et pour lesquels les microbiologistes ont obtenu des explications biologiques plausibles..

Phases de croissance bactérienne

Photographie de deux boîtes de Pétri avec du milieu agarisé et une culture bactérienne solide (Image par WikiImages sur www.pixabay.com)

Comme nous l'avons déjà mentionné, une population de bactéries croît de manière exponentielle, de sorte que les courbes de croissance sont tracées sur une échelle logarithmique..

Étant donné que le comportement lors de la croissance bactérienne n'est pas uniforme, c'est-à-dire qu'il ne décrit pas une ligne droite toujours croissante, dans une courbe de croissance typique, quatre phases sont observées, appelées:

- phase de latence (décalage)

- phase exponentielle ou logarithmique (Journal)

- État stationnaire

- phase de déclin ou de mort

Phase ou phase de latence décalage

Pour démarrer une culture bactérienne, un inoculum à petites cellules est démarré. Lorsque cet inoculum est introduit dans un milieu de culture frais complet, c'est-à-dire avec tous les nutriments nécessaires pour faire croître l'espèce bactérienne donnée, on n'observe initialement aucun changement dans le nombre d'individus..

Il a été montré que pendant cette phase de "latence", dans laquelle il semble qu'il n'y ait pas de croissance cellulaire, les bactéries augmentent leur taille et sont métaboliquement très actives, puisqu'elles synthétisent des acides nucléiques, des protéines et des enzymes, etc..

La durée de cette phase dépend de certains facteurs intrinsèques de la population et de certains facteurs environnementaux. Par exemple:

- de la taille initiale de l'inoculum

- des conditions environnementales précédentes de l'inoculum

- du temps pour synthétiser les éléments nécessaires à la division

Phase exponentielle ou logarithmique (Journal)

Lorsque les bactéries sont prêtes à commencer à se diviser, on observe une augmentation exponentielle du nombre de cellules par unité de volume par unité de temps. Ils sont alors dans la phase exponentielle ou logarithmique de la courbe.

Au cours de cette phase, la plupart des bactéries sont considérées comme subissant des événements de fission binaire à un taux constant et c'est dans cette phase que les scientifiques calculent le temps de doublement..

Comme toutes les phases de croissance bactérienne, la phase exponentielle ou logarithmique et le temps de doublement d'une population dépendent non seulement de l'espèce, mais aussi du fait que les bactéries du milieu de culture trouvent tous les nutriments nécessaires et les bonnes conditions à sa croissance.

État stationnaire

La croissance exponentielle des bactéries n'est pas infinie et c'est parce que le milieu de culture, qui est un système de croissance fermé, manque tôt ou tard de nutriments (les bactéries consomment tout).

Outre les nutriments, une augmentation du nombre de cellules à volume constant (augmentation de la concentration cellulaire) est également synonyme d'une augmentation de la concentration de métabolites ou de déchets qui peuvent avoir des effets inhibiteurs sur la croissance..

Un plus grand nombre de cellules dans un espace fini implique également qu'il n'y aura finalement pas assez d'espace pour plus de cellules, ce qui entraîne une inhibition de la croissance..

Dans cette phase, appelée phase stationnaire, certaines cellules continuent à se diviser, mais d'autres commencent à mourir à un rythme similaire, de sorte que la courbe s'aplatit..

Déclin ou phase de mort

Après la phase stationnaire, il est observé comme un plat Sur la courbe de croissance, la phase de mort ou de déclin se poursuit, où les bactéries commencent à mourir et la courbe diminue.

Pendant la phase de mort, les bactéries meurent de façon exponentielle, il est donc considéré comme une étape "inverse" que la phase exponentielle.

Facteurs influençant la croissance bactérienne

Il existe de nombreux facteurs qui influencent la croissance bactérienne, dont beaucoup sont liés à l'environnement dans lequel ils poussent.

Comme tous les organismes vivants, les bactéries ont besoin de certaines conditions «de base» pour survivre, qui vont au-delà de la nourriture. Ainsi, nous pouvons énumérer certains des principaux facteurs qui peuvent altérer ou affecter l'apparence d'une courbe de croissance bactérienne:

- la composition du support de culture: en termes de sources de carbone et en termes d'éléments essentiels

- le pH

- la température du milieu

- la concentration d'ions et de minéraux

- concentration de gaz

- la disponibilité de l'eau

- le nombre de cellules

- la présence de métabolites

- la présence d'antibiotiques et d'autres substances potentiellement bactéricides

Les références

  1. Bramhill, D. (1997). Division cellulaire bactérienne. Revue annuelle de la biologie cellulaire et développementale, 13 (1), 395-424.
  2. Monod, J. (1949). La croissance des cultures bactériennes. Revue annuelle de microbiologie, 3 (1), 371-394.
  3. Pepper, I. L., Gerba, C. P., Gentry, T. J., et Maier, R. M. (éd.). (2011). Microbiologie environnementale. Presse académique.
  4. Vedyaykin, A. D., Ponomareva, E. V., Khodorkovskii, M. A., Borchsenius, S. N., et Vishnyakov, I. E. (2019). Mécanismes de division cellulaire bactérienne. Microbiologie, 88 (3), 245-260.
  5. Widdel, F. (2007). Théorie et mesure de la croissance bactérienne. Di dalam Grundpraktikum Mikrobiologie, 4 (11), 1-11.
  6. Willey, J. M., Sherwood, L. et Woolverton, C. J. (2011). Microbiologie de Prescott (Vol. 7). New York: McGraw-Hill.

Personne n'a encore commenté ce post.