Croissance et multiplication des bactéries

Courbe de croissance en culture statique

Si l'on place des micro-organismes dans un milieu liquide clos (sans ajout de nutriments frais ni élimination des toxines), leur développement est limité par les ressources. Sur le graphique, où l'axe des abscisses représente le temps et l'axe des ordonnées le logarithme du nombre de cellules, on distingue clairement quatre phases :

1. Phase de latence (2 à 5 heures). Période d'adaptation après l'ensemencement. Les cellules ne se divisent pas encore, mais leur métabolisme fonctionne à plein régime : il y a synthèse intensive de nouvelles enzymes pour dégrader les substrats du milieu spécifique.
2. Phase exponentielle (logarithmique). Période de vitesse de division maximale et constante. Durant cette phase, toutes les cellules ont une taille standard et une quantité de protéines stable.
3. Phase stationnaire. La croissance s'arrête. Un équilibre s'établit : le nombre de cellules formées est égal au nombre de cellules mortes. Cela est dû à l'épuisement des nutriments, à la chute du taux d'oxygène, à la forte densité de la population et à l'accumulation de toxines.
4. Phase de déclin (ou de mortalité). Les micro-organismes meurent en masse sous l'action des produits acides de leur propre métabolisme ou par autolyse (autodestruction enzymatique). Cette phase peut durer de dix heures à plusieurs semaines.

Particularités de la croissance sur milieux nutritifs

Les manifestations de l'activité vitale dépendent de l'état physique du substrat :

• Milieux liquides. Le plus souvent, les bactéries provoquent un trouble difus du liquide, forment un voile superficiel ou tombent en sédiment au fond. Les leptospires (Leptospira) constituent une exception, leur croissance ne modifiant pas visuellement la transparence du milieu.
• Milieux solides. Des colonies isolées s'y développent — il s'agit de la descendance d'une seule cellule parentale (clones). La surface des colonies peut être lisse et brillante (formes S, de l'anglais smooth) ou rugueuse et mate (formes R, de l'anglais rough). La taille, la couleur et la consistance de ces amas constituent les caractères culturals et servent de clé pour l'identification du microbe.

Classification des pigments bactériens

Certains micro-organismes sont capables de synthétiser des pigments qui les protègent des UV, neutralisent les radicaux oxygénés toxiques et peuvent agir comme des antibiotiques pour inhiber les concurrents. Les pigments sont classés selon leur composition chimique et leur solubilité :

• Caroténoïdes : pigments liposolubles de couleur rouge, orange ou jaune. Caractéristiques des genres Mycobacterium et Micrococcus.
• Pyrroles : solubles dans l'alcool. Par exemple, la prodigiosine de couleur rouge, synthétisée par Serratia marcescens.
• Phénazines : hydrosolubles, ce qui colore le milieu de culture lui-même. Un exemple typique est la pyocyanine bleu-vert sécrétée par le bacille pyocyanique (Pseudomonas aeruginosa).
• Melanines : pigments noirs ou brunâtres insolubles, présents chez les bactéries du genre Porphyromonas.

Modes de reproduction alternatifs et dormance

La division binaire n'est pas la seule voie de reproduction des procaryotes. D'autres mécanismes sont apparus au cours de l'évolution :

• Les actinomycètes se reproduisent par fragmentation de filaments (hyphes).
• Chez les mycoplasmes, on observe un polymorphisme prononcé : ils peuvent se diviser transversalement, bourgeonner ou se fragmenter pour former des corps élémentaires.
• Les chlamydias ont un cycle biphasique complexe. Le petit corps élémentaire extracellulaire, incapable de se diviser, infecte la cellule et s'y transforme en un grand corps réticulaire, qui se divise activement par scissiparité pour former une nouvelle génération de corps élémentaires.
• Les spirochètes (par exemple l'agent de la syphilis Treponema pallidum) s'enroulent en kystes dans des conditions défavorables, lesquels se désintègrent ensuite en petits granules — base de nouvelles cellules.

Formes non cultivables (VBNC) Si les conditions environnementales deviennent critiques, les bactéries non sporulées peuvent entrer dans un état de dormance particulier. Elles cessent de croître sur les milieux standard (la division s'arrête), mais conservent leur activité métabolique. Seule la biologie moléculaire permet de les diagnostiquer. Au contact de protozoaires, d'habitants du sol ou dephytohormones, une réversion se produit : les cellules sortent de leur léthargie et recouvrent leur capacité à se multiplier et à provoquer des infections.

Questions des cours et des examens

À étudier également sur le sujet

• Dépendance de la durée de la phase de latence vis-à-vis de l'âge de l'inoculum
• Spécificité de la sporulation chez la famille des Streptomycetaceae
• Mécanismes de l'autolyse cellulaire lors de la phase de déclin
• Application de colorants indicateurs du potentiel oxydoréducteur
• Interrelation entre les formes S et R des colonies (dissociation bactérienne)

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Matériel préparé par les enseignants de WhiteCoat Pro selon le programme d'enseignement des universités médicales. À caractère pédagogique.