TRADUCTION DE: MICROBIOLOGY 101 INTERNET

CHAPITRE 4: NUTRITION BACTÉRIENNE ET BESOINS ENVIRONNEMENTAUX

Version originale: 18-11-96, traduite le 14-01-97

TABLE DES MATIÈRES

NUTRITION BACTÉRIENNE

Toute forme de vie a les mêmes BESOINS NUTRITIFS DE BASE:

UNE SOURCE D'ENERGIE. Qui peut être la lumière, une substance inorganique comme le soufre, le monoxyde de carbone ou l'ammoniaque, ou une substance organique telle que des sucres, des protéines, des gras, etc. Sans énergie, la vie ne peut bien entendu pas exister.

UNE SOURCE D'AZOTE. Peut être de l'azote gazeux, de l'ammoniaque, des nitrates/nitrites, ou sous forme de protéines.

UNE SOURCE D'HYDROGÈNE.

UNE SOURCE DE CARBONE: bioxyde de carbone, méthane, monoxyde de carbone, ou de la matière organique.

UNE SOURCE D'OXYGÈNE. Toutes les cellules ont besoin d'oxygène lié et plusieurs ont besoin d'oxygène gazeux.

UNE SOURCE DE PHOSPHORE, DE SOUFRE, DE MAGNESIUM, DE POTASSIUM ET DE SODIUM.

UNE SOURCE DE CALCIUM. La plupart des cellules ont besoin de calcium en quantité importante, mais certaines semblent n'en avoir besoin que de traces.

UNE SOURCE D'EAU. Toute vie requiert de l'eau afin de croître et se reproduire. Quelques formes dormantes telles les endospores bactériennes peuvent se maintenir pour de longues périodes sans eau libre. Cependant, elles ne croissent pas et n'ont aucun métabolisme.

UNE SOURCE DE MINÉRAUX TELS : LE FER, LE ZINC, LE COBALT ETC. Ils sont appelés les métaux TRACE et ne sont requis que par quelques enzymes pour assurer leur activité. Vous en apprendrez plus à ce sujet au Chap. 7.

Les sources auxquelles un organisme puise ces éléments constituent des CARACTÉRISTIQUES SPÉCIFIQUES de cet organisme et sont très importantes pour sa description. Plusieurs bactéries peuvent synthétiser toutes les molécules dont elles ont besoin à partir de MINÉRAUX DE BASE, mais d'autres ont besoin de molécules organiques PRÉ-SYNTHÉTISÉES telles des vitamines, des acides aminés, des acides nucléiques et des glucides. De manière générale, les bactéries pathogènes ont souvent de plus grands besoins en molécules organiques pré-synthétisées que les non-pathogènes, mais ce n'est pas toujours le cas. Par exemple, certaines bactéries présentes dans le lait ne synthétisent presque aucune des molécules organiques dont elles ont besoin. D'autre part, les bactéries entériques (intestinales) synthétisent une grande partie des molécules organiques dont leur hôte a besoin. Dans ce dernier cas, lorsque des organismes se rendent service mutuellement, il s'agit d'une association symbiotique. Règle générale, "si un humain peut utiliser une substance comme aliment, les microbes le pourront aussi", alors que l'inverse n'est pas toujours vrai, certains microbes pouvant "digérer" des substances très exotiques telles la cellulose, le soufre, le plastique, les plumes de dinde, l'asphalte, etc...

Quelle démarche entreprendriez-vous pour isoler un microbe qui utiliserait l'essence comme aliment?

BESOINS ENVIRONNEMENTAUX DES BACTÉRIES

Parmi toutes les formes de vie, les bactéries sont celles qui vivent dans les environnements les plus variés. Il y a des bactéries qui vivent dans des eaux salées sous le point de congélation, dans des solutions salines saturées, dans des sources thermales bouillantes, autour du coeur de réacteurs nucléaires, dans des réservoirs d'essence d'avions, au fond de l'océan à 110oC, et des centaines de mètres sous la surface terrestre. Un des principes de base de la croissance microbienne est que chaque microbe a son ENVIRONNEMENT PRÉFÉRÉ. C'est le défi des microbiologistes de découvrir les conditions environnementales spécifiques propre à la survie de chaque espèce, appelées CONDITIONS DE CROISSANCE OPTIMALES. On estime que nous sommes actuellement capables de cultiver à peine quelques pourcents des centaines de milliers d'espèces bactériennes. La raison en est que chaque microbe a évolué (depuis 3.5 milliards d'années) afin de s'adapter à un ENVIRONNEMENT PRÉCIS de façon à développer un POTENTIEL DE SURVIE MAXIMAL. Chacun des 2 à 4000 gènes d'une espèce bactérienne donnée s'est développé dans le but de s'assurer des chances de survie maximales dans un environnement spécifique, appelé une NICHE.
 


Figure 1. Conditions générales de croissance des bactéries en fonction de la température et du pH.

Les microbes qui requièrent de basses températures s'appellent des PSYCHROPHILES. Vous en avez tous déjà aperçu dans les coins les plus reculés de votre frigo. Les MÉSOPHILES croissent mieux entre 25oC et 45oC et ceux qui nécessitent des températures plus élevées (80 à ~110oC) sont appelés des THERMOPHILES. De la même manière pour le pH, les ACIDOPHILES se développent mieux dans un milieu acide. Comme vous pouvez l'imaginer, la plupart des microbes préfèrent un pH proche de la neutralité, ceux-ci s'appellent des NEUTROPHILES. Certains microbes croîssent dans des eaux très alcalines, tels que ceux découverts dans les lacs alcalins du centre de l'Orégon; on les appelle les ALCALINOPHILES. Les pics montrent les valeurs minimales, optimales et maximales des températures et pH pour la croissance en fonction de chaque groupe.

Quel est le pH interne d'un acidophile dans un milieu à pH ~2.0?

Les conditions environnementales qu'un microbiologiste considère habituellement sont la température, le pH, l'oxygène, la lumière, les concentrations en sels et sucres ainsi qu'en éléments nutritifs spéciaux. Chaque bactérie a une plage optimale de croissance pour chacun de ces facteurs, à l'intérieur de laquelle la croissance est maximale. Dans certains cas, cette plage peut être relativement large, tel que pour des bactéries pouvant croître à un taux maximal à l'intérieur d'un intervalle de température de 5 à 10 degrés. Dans d'autres cas, cette plage peut être très étroite (ex: un intervalle de température de quelques degrés seulement). Comme point de départ à la recherche des conditions optimales, le microbiologiste utilise les conditions moyennes de l'ENVIRONNEMENT NATUREL. Cependant, les conditions optimales réelles peuvent être très loin de cet état puisque 1 cc de sol peut contenir des centaines de MICROENVIRONNEMENTS différents.

Une recherche portant sur une nouvelle bactérie évaluera la croissance dans des conditions très variées de température, de pH, d'oxygène, et de concentration en sel. En cas d'échec, des facteurs plus variés sont considérés.
 


Figure 2. Les différents besoins bactériens en oxygène. Les bactéries aérobies et anaérobies croîtront respectivement aux extrémités supérieures et inférieures d'une éprouvette de milieu de culture liquide. Les aérobies facultatives pourront se développer dans tout le tube, alors que les micro-aérophiles seront concentrées près de la surface, là où la concentration en oxygène est faible.

Pourquoi la plupart des pathogènes nécessitent-ils des environnements riches en éléments nutritifs complexes?


 

Copyright © Dr. R. E. Hurlbert, 1996. This material may be used for educational purposes only and may not be duplicated for commercial purposes.

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