Phases de la courbe de croissance bactérienne

Les bactéries sont des organismes procaryotes qui se répliquent le plus souvent par le processus asexué de fission binaire. Ces microbes se reproduisent rapidement à un rythme exponentiel dans des conditions favorables. Lorsqu'il est cultivé en culture, un modèle de croissance prévisible dans une population bactérienne se produit. Ce modèle peut être représenté graphiquement comme le nombre de cellules vivantes dans une population au fil du temps et est connu sous le nom de courbe de croissance bactérienne. Les cycles de croissance bactérienne dans une courbe de croissance se composent de quatre phases: retard, exponentielle (log), stationnaire et mort.

Points clés: courbe de croissance bactérienne

• La courbe de croissance bactérienne représente le nombre de cellules vivantes dans une population bactérienne sur une période de temps.
• Il y a quatre phases distinctes de la courbe de croissance: retard, exponentielle (log), stationnaire et mort.
• La phase initiale est la phase de latence où les bactéries sont métaboliquement actives mais ne se divisent pas.
• La phase exponentielle ou logarithmique est une période de croissance exponentielle.
• Dans la phase stationnaire, la croissance atteint un plateau car le nombre de cellules mourantes est égal au nombre de cellules en division.
• La phase de mort est caractérisée par une diminution exponentielle du nombre de cellules vivantes.

Les bactéries nécessitent certaines conditions de croissance, et ces conditions ne sont pas les mêmes pour toutes les bactéries. Des facteurs tels que l'oxygène, le pH, la température et la lumière influencent la croissance microbienne. Les facteurs supplémentaires incluent la pression osmotique, la pression atmosphérique et la disponibilité de l'humidité. Une population bactérienne Temps de génération, ou le temps nécessaire à une population pour doubler, varie selon les espèces et dépend de la façon dont les exigences de croissance sont satisfaites.

Phases du cycle de croissance bactérienne

La courbe de croissance bactérienne représente le nombre de cellules vivantes dans une population au fil du temps. Michal Komorniczak / Wikimedia Commons / CC BY-SA 3.0

Dans la nature, les bactéries ne connaissent pas de conditions environnementales parfaites pour la croissance. Ainsi, les espèces qui peuplent un environnement changent avec le temps. Dans un laboratoire, cependant, les conditions optimales peuvent être réunies par la croissance de bactéries dans un environnement de culture fermé. C'est dans ces conditions que la courbe de croissance bactérienne peut être observée.

le courbe de croissance bactérienne représente le nombre de cellules vivantes dans une population bactérienne sur une période de temps.

• Phase de latence: Cette phase initiale est caractérisée par une activité cellulaire mais pas de croissance. Un petit groupe de cellules est placé dans un milieu riche en nutriments qui leur permet de synthétiser les protéines et autres molécules nécessaires à la réplication. Ces cellules augmentent en taille, mais aucune division cellulaire ne se produit dans la phase.
• Phase exponentielle (log): Après la phase de latence, les cellules bactériennes entrent dans la phase exponentielle ou logarithmique. C'est le moment où les cellules se divisent par fission binaire et doublent en nombre après chaque génération. L'activité métabolique est élevée car l'ADN, l'ARN, les composants de la paroi cellulaire et d'autres substances nécessaires à la croissance sont générés pour la division. C'est dans cette phase de croissance que les antibiotiques et les désinfectants sont les plus efficaces car ces substances ciblent généralement les parois cellulaires des bactéries ou les processus de synthèse protéique de la transcription de l'ADN et de la traduction de l'ARN.
• État stationnaire: Finalement, la croissance démographique enregistrée au cours de la phase d'enregistrement commence à décliner à mesure que les nutriments disponibles s'épuisent et que les déchets commencent à s'accumuler. La croissance des cellules bactériennes atteint un plateau, ou phase stationnaire, où le nombre de cellules en division est égal au nombre de cellules mourantes. Il en résulte aucune croissance globale de la population. Dans des conditions moins favorables, la compétition pour les nutriments augmente et les cellules deviennent moins métaboliquement actives. Les bactéries sporulées produisent des endospores dans cette phase et les bactéries pathogènes commencent à générer des substances (facteurs de virulence) qui les aident à survivre à des conditions difficiles et, par conséquent, à provoquer des maladies.
• Phase de mort: À mesure que les nutriments deviennent moins disponibles et que les déchets augmentent, le nombre de cellules mourantes continue d'augmenter. Dans la phase de mort, le nombre de cellules vivantes diminue de façon exponentielle et la croissance démographique connaît une forte baisse. Lorsque les cellules mourantes se lysent ou se brisent, elles déversent leur contenu dans l'environnement, rendant ces nutriments disponibles pour d'autres bactéries. Cela aide les bactéries productrices de spores à survivre assez longtemps pour produire des spores. Les spores sont capables de survivre aux conditions difficiles de la phase de mort et de devenir des bactéries en croissance lorsqu'elles sont placées dans un environnement qui soutient la vie.

Croissance bactérienne et oxygène

Campylobacter jejuni, montré ici, est un organisme microaérophile nécessitant des niveaux réduits d'oxygène. C. jejuni est la bactérie responsable de la gastro-entérite. Henrik Sorensen / La banque d'images / Getty Images

Les bactéries, comme tous les organismes vivants, nécessitent un environnement propice à la croissance. Cet environnement doit répondre à plusieurs facteurs différents qui soutiennent la croissance bactérienne. Ces facteurs comprennent les besoins en oxygène, pH, température et lumière. Chacun de ces facteurs peut être différent pour différentes bactéries et limiter les types de microbes qui peuplent un environnement particulier.

Les bactéries peuvent être classées en fonction de leur besoin en oxygène ou niveaux de tolérance. Les bactéries qui ne peuvent survivre sans oxygène sont appelées obliger les aérobies. Ces microbes dépendent de l'oxygène, car ils convertissent l'oxygène en énergie lors de la respiration cellulaire. Contrairement aux bactéries qui nécessitent de l'oxygène, d'autres bactéries ne peuvent pas vivre en sa présence. Ces microbes sont appelés anaérobies obligatoires et leurs processus métaboliques pour la production d'énergie sont arrêtés en présence d'oxygène.

D'autres bactéries sont anaérobies facultatives et peut croître avec ou sans oxygène. En l'absence d'oxygène, ils utilisent la fermentation ou la respiration anaérobie pour la production d'énergie. Anérobies aérotolérants utiliser la respiration anaérobie mais ne sont pas blessés en présence d'oxygène. Bactéries microaérophiles nécessitent de l'oxygène mais ne poussent que là où les niveaux de concentration d'oxygène sont faibles. Campylobacter jejuni est un exemple de bactérie microaérophile qui vit dans le tube digestif des animaux et est une cause majeure de maladies d'origine alimentaire chez l'homme.

Croissance bactérienne et pH

Helicobacter pylori sont des bactéries microaérophiles présentes dans l'estomac. Ce sont des neutrophiles qui sécrètent une enzyme qui neutralise l'acide gastrique. Science Picture Co / Getty Images

Un autre facteur important pour la croissance bactérienne est le pH. Les environnements acides ont des valeurs de pH inférieures à 7, les environnements neutres ont des valeurs égales ou proches de 7, et les environnements basiques ont des valeurs de pH supérieures à 7. Les bactéries qui sont acidophiles prospérer dans les zones où le pH est inférieur à 5, avec une valeur de croissance optimale proche d'un pH de 3. Ces microbes peuvent être trouvés dans des endroits tels que les sources chaudes et dans le corps humain dans les zones acides telles que le vagin.

La majorité des bactéries sont neutrophiles et se développent mieux dans les sites avec des valeurs de pH proches de 7. Helicobacter pylori est un exemple de neutrophile qui vit dans l'environnement acide de l'estomac. Cette bactérie survit en sécrétant une enzyme qui neutralise l'acide gastrique dans la zone environnante.

Alcaliphiles croître de manière optimale à des pH compris entre 8 et 10. Ces microbes se développent dans des environnements basiques tels que les sols alcalins et les lacs.

Croissance bactérienne et température

La Champagne Pool de Nouvelle-Zélande est une source chaude qui contient une communauté de micro-organismes thermophiles et acidophiles dont la distribution est liée à la température et à l'environnement chimique. Simon Hardenne / Biosphoto / Getty Images

La température est un autre facteur important pour la croissance bactérienne. Les bactéries qui se développent le mieux dans des environnements plus froids sont appelées psycrophiles. Ces microbes préfèrent des températures comprises entre 4 ° C et 25 ° C (39 ° F et 77 ° F). Les psycrophiles extrêmes prospèrent à des températures inférieures à 0 ° C / 32 ° F et peuvent être trouvés dans des endroits tels que les lacs arctiques et les eaux océaniques profondes.