Microbiologie : Facteurs de croissances :

             MATIERE :           Microbiologie – Parasitologie - Immunologie    

Facteurs de croissances  

Plan du travail

             

          

       Introduction :

Chaque micro-organisme a des besoins en facteurs de croissance bien spécifiques. Cependant certains n'en ont pas ; ils se développent à partir d'éléments simples et se contentent donc d'un milieu minimum. D'autres ont besoin d'un milieu extrêmement riche pour survivre (bactéries dites « exigeantes »). Les bactéries qui ont un besoin en facteur de croissance sont dites auxotrophes. Celles qui se contentent de constituants de bases sont qualifiées de phototrophes.

Quelle sont les facteurs de la croissance ?

1/ Définitions :     

a-      La croissance :

-           se définit comme l’accroissent ordonné de tous les composant d’un organisme chez les organismes pluricellulaires, elle conduit à l’augmentation de taille au de masse ; chez les microorganismes unicellulaires (bactéries, virus) elle aboutie à l’augmentation de nombre d’individu.

-          C'est l'augmentation coordonnée des différents constituants cellulaires mais, c'est aussi la division de la cellule en deux cellules filles identiques. La croissance comprend en fait croissance + reproduction.

b-     Le facteur de croissance :

-         Certains bactéries exigent pour leurs développements la présence de substances organiques quelles sont incapable de synthèse et qu’on appelle : facteur de croissance.

-           Substances sécrétées (protéines) par différents types de cellules, nécessaires à la croissance (prolifération, différenciation..) cellulaire. Font partie de cette famille : l'insuline, la somatotropine (ou hormone de croissance), la prolactine, certaines cytokines.

2/ Les facteurs de croissance :

Les facteurs de la croissance sont des composée organique, qui sont :

a-      Besoins nutritifs courants :

La cellule a besoin d'eau (80 % de la masse bactérienne).

Mais aussi de macroéléments :

_ C, O, H, N, S, O (g.L-1)

 à à pour faire des glucides, lipides, protéines et acides nucléiques

_ Cations (mg. L-1):_ K+      à activité enzymatique de synthèse protéique

_ Ca2+     à thermorésistante d'endosperme

_ Mg2+, Fe2+ ou Fe3+    à à cofacteurs d'enzymes

_ Na+, Cl-     à chez les bactéries halophiles (qui aiment le sel)

_ Oligo-éléments (Ü g. L-1)    à partie d'enzymes et de cofacteurs.

ü  Source de carbone (formation de squelette, de molécules organiques)

-           Autotrophe = le CO2 est la seule ou principale source de carbone

-          Hétérotrophe = Molécules organiques réduites provenant d'autres micro-organismes

ü  Source d'énergie (réaction biochimique, mobilité, absorption de nutriments)

-          Phototrophe = grâce à la lumière

-          Chimiotrophe = oxydation de composés organiques et inorganiques

ü  Source d'H+/e-

-          Lithotrophe = molécules inorganiques réduites

-          Organotrophe = molécules organiques réduites

ü  Besoin en azote :

       Sources : acides aminés, nitrates, atmosphère, NH4 +} réduits en ammoniaque

è Synthèse de : acides aminés, acides nucléiques, glucides, lipides, cofacteurs d'enzymes

ü  Besoin en soufre :

       Sources : SO3

è Synthèse de : acides aminés soufrés (Cys, Met), vitamines (biotine, thiamine), quelques glucides

ü  Besoin en phosphore :

Sources : phosphates inorganiques du milieu

è Synthèse de : acides nucléiques, phospholipides, nucléotides (ATP), cofacteurs, protéines

ü  Besoin en oxygène :

-          Aérobie stricte : présence d'oxygène obligatoire pour croître

    à micro aérophile : besoin de peu d'oxygène

-          Anaérobie stricte : absence d'oxygène obligatoire pour croître

-          Aéro-anaérobie facultative : présence ou non d'oxygène

  à anaérobie aérotolérent : anaérobie qui résiste à la présence d'oxygène

ü  Besoin en facteurs de croissance :

Les facteurs de croissance sont des constituants essentiels que le microorganisme peut ne pas fabriquer et doit alors le trouver dans l'environnement. Ce peuvent être des acides aminés, des bases puriques et pyrimidiques et/ou des vitamines (biotine, thiamine).

-          Auxotrophe : pas de synthèse de facteurs de croissance

-           Prototrophe : synthèse d'un facteur de croissance à partir de molécules organiques.

b-     La température :

  Définition : c’est la meilleure température pour un bien développement des bactéries, qui La température influence la multiplication et le métabolisme.   

Selon la température optimale de développement on distingue 03 catégories de microorganismes :

– bactéries mésophiles (20-40°C), Ex : bactéries pathogènes des animaux humains et non-       

   Humains.

– bactéries psychrophiles (voisine 0°C), Ex : bactéries des mers polaires.

– bactéries thermophiles (45-65°C), Ex : bactéries de sources chaudes.

il y a aussi d’autre catégories bactéries :

Ø  Les psychrotrophes ont une température optimale de multiplication de 20 à 25 °C, mais elles peuvent également cultiver à 0 °C.

Ø  Les cryophiles peuvent se développer à des températures négatives. Par exemple, Trichococcus patagoniensis, isolé en Patagonie des fèces de pingouins, cultive à - 5 °C.

Ø  Les thermotrophes se développent à 50 °C, mais leur température optimale de croissance est comprise entre 30 et 40 °C.

Ø  Les hyperthermophiles ont une température optimale de croissance supérieure ou égale à 70 °C.

Ø  Methanothermus sociabilis cultive à 97 °C,

Ø  Pyrobaculum islandicum cultive à 100 °C,

Ø  Pyrococcus furiosus a une température optimale de croissance de 100 °C,

Ø  Pyrodictium occultum a une température optimale de croissance de 105 °C,

Ø  Methanopyrus kandleri cultive à 110 °C et le record semble être détenu par Pyrolobus fumarii apte à se multiplier à 113 °C.

c-       pH :

 La majorité des bactéries se multiplient préférentiellement à des pH voisins de la neutralité (6,5 à 7,5), mais elles sont capables de croître dans une large gamme de pH. Par exemple, Escherichia coli peut se multiplier pour des pH compris entre 4,4 et 9,0.

– 7 à 7,5

– bactéries acidophiles (Lactobacilles -pH 6)

– bactéries basophiles (Vibrio-pH 9)

– solutions tampons

   • phosphates (K2HPO4, KH2PO4

d-     La pression osmotique :

– plupart des bactéries insensibles car paroi

– bactéries marines (35 g Na Cl/l) : halophiles

• bactéries des saumures (Vibrions halophiles)

Les bactéries, à l'exception des Mycoplasmatales, sont peu sensibles aux variations de pression osmotique car elles sont protégées par leur paroi. Toutefois, certaines espèces marines sont adaptées à des milieux contenant environ 35 g de NaCl par litre.

Selon leur sensibilité à la pression osmotique, on distingue trois groupes de bactéries :

·        Les bactéries non-halophiles : capables de croître dans des milieux dont la concentration en NaCl est inférieure à 0,2 M.

·        Les espèces halophiles : ne pouvant croître que dans des milieux contenant des concentrations en NaCl supérieures à 0,2 M pour les moins halophiles (Cobetia marina) à 5,2 M pour les plus halophiles (Halococcus morrhuae, Halobacterium salinarum, Halorubrum sodomense).

·        Les espèces halotolérantes comme les Staphylococcus spp, les Listeria spp. ou les Lactobacillus spp. 

La conservation des aliments comme les salaisons ou les confitures fait appel à une augmentation de la pression osmotique. Ces procédés ancestraux de conservation ont recours à l'addition de sel ou de sucre qui limitent la croissance de nombreuses bactéries. Seules les bactéries osmophiles se multiplient en présence de fortes concentrations de sucre et seules les bactéries halophiles se multiplient en présence de fortes concentrations de sel.

e-      Pressions partielles d'oxygène

On distingue classiquement :

o   Les aérobies stricts (1) : ils ne peuvent vivre qu'en présence d'air, sont incapables de fermenter. L'oxygène moléculaire est l'accepteur final d'électrons de la chaîne respiratoire.

o   Les micros aérophiles (2) : se développent mieux ou exclusivement lorsque la pression partielle d'oxygène est inférieure à celle de l'air.

o   Germes anaérobies facultatifs (3) : se multiplient avec ou sans air. Ce groupe comprend la majorité des bactéries d'intérêt médical.

o   Germes anaérobies stricts (4) : ils peuvent se développer uniquement en absence d'air. Ces bactéries fermentent les substrats. Le plus souvent l'oxygène est aussi toxique pour ces bactéries.

3/ Les conditions de la croissance et la médecine :

En médecine on connait le rôle déterminant de l'oxygène comme modulateur de la vie bactérienne, Les bactéries aérobies strictes sont capables de se développer en présence d'air, elles sont à la fois aéro-tolérantes et oxydatives.

 Les bactéries aéro-anaérobies (la majorité des genres pathogènes) sont aéro-tolérantes et oxydatives (quand de l'oxygène est présent) ou fermentatrices (en absence d'oxygène).

 Les bactéries anaéobies sont tuées par l'oxygène (mais certaines sont cependant capable de survivre assez longtemps à l'air libre) et fermentatrices. Il faut aussi penser que, in vivo, la plupart des bactéries sont phagocytables par les macrophages et les polynucléaires.

Conclusion :

Tous les facteurs de croissances sont indispensables à des concentrations très faibles (quelques microgrammes). Cependant si la concentration est trop faible, la croissance bactérienne est limitée et la population n'atteindra pas son optimum. Le facteur de croissance est alors un facteur limitant.

Les besoins en facteurs de croissance des bactéries étant bien connus, ils sont utilisés dans la composition des milieux de culture pour sélectionner ou valoriser un genre bactérien.

La croissance des bactéries étant proportionnelle à la concentration en facteur de croissance; on peut utiliser cette capacité pour réaliser un dosage microbiologique. Pour cela, il faut disposer d'une souche bactérienne auxotrophe au facteur de croissance que l'on cherche à doser, et d'une gamme d'étalonnage du facteur de croissance.