PHYSIOLOGIE ET ECOLOGIE MICROBIENNES · • III -Paramètres physico-chimiques de la croissance microbienne • IV-Cinétique de la croissance microbienne ... oawminimale et awoptimale

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PPHYSIOLOGIE ET HYSIOLOGIE ET EECOLOGIE COLOGIE

MMICROBIENNESICROBIENNESCours Théorique

Prof. A. TANTAOUI ELARAKI

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PEM PEM Plan généralPlan général

•• II-- Les enzymes microbiennesLes enzymes microbiennes•• IIII-- Nutrition des microNutrition des micro--organismesorganismes•• IIIIII-- Paramètres physicoParamètres physico--chimiques de la chimiques de la

croissance microbiennecroissance microbienne•• IVIV-- Cinétique de la croissance microbienneCinétique de la croissance microbienne•• VV-- Le métabolisme microbienLe métabolisme microbien•• VIVI-- Les agents antimicrobiens Les agents antimicrobiens •• VIIVII-- Immunologie, SérologieImmunologie, Sérologie

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Chapitre I: LES ENZYMES Chapitre I: LES ENZYMES MICROBIENNESMICROBIENNES

•• I.1I.1-- GénéralitésGénéralités•• I.2I.2-- Enzymes constitutives & enzymes Enzymes constitutives & enzymes

inductiblesinductibles•• I.3I.3-- Enzymes exoEnzymes exo--cellulaires & enzymes cellulaires & enzymes endoendo--

cellulairescellulaires•• I.4I.4-- ApplicationsApplications

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II-- Les enzymes microbiennesLes enzymes microbiennes

•• I.1I.1-- GénéralitésGénéralitésI.1.1I.1.1-- DéfinitionsDéfinitionsI.1.2I.1.2-- Principales propriétésPrincipales propriétésI.1.2.1I.1.2.1-- ConstitutionConstitutionI.1.2.2I.1.2.2-- Spécificité d’actionSpécificité d’actionI.1.2.3I.1.2.3-- Paramètres de l’activité Paramètres de l’activité

enzymatiqueenzymatique

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II-- Les enzymes microbiennesLes enzymes microbiennesI.1I.1-- GénéralitésGénéralités

•• I.1.1I.1.1-- DéfinitionsDéfinitions

-- EnzymeEnzyme (diastase) : substance (diastase) : substance macromacro--moléculairemoléculaire de nature protéique (au moins de nature protéique (au moins en partie) jouant le rôle de en partie) jouant le rôle de biobio--catalyseurcatalyseur

-- Substrat(s) Substrat(s) : substance(s) sur laquelle : substance(s) sur laquelle (lesquelles) s’exerce l’action de l’enzyme(lesquelles) s’exerce l’action de l’enzyme

-- Produit(s) de la réaction enzymatique Produit(s) de la réaction enzymatique : : substance(s) résultant de la réaction substance(s) résultant de la réaction enzymatiqueenzymatique

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•• I.1.2I.1.2-- Principales propriétésPrincipales propriétésI.1.2.1I.1.2.1-- ConstitutionConstitution

-- ApoenzymeApoenzyme:: protéique (PM élevé), inactive protéique (PM élevé), inactive seuleseule

-- Coenzyme:Coenzyme: substance organique substance organique dialysabledialysable(PM faible), inactive seule, souvent une (PM faible), inactive seule, souvent une vitamine du groupe Bvitamine du groupe B

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CoCo--facteurfacteur enzymatiqueenzymatique: ion métallique ne : ion métallique ne faisant pas partie de l’enzyme, mais faisant pas partie de l’enzyme, mais nécessaire à son activiténécessaire à son activité

Exemple : ion MnExemple : ion Mn++ cofacteur enzymatique de la cofacteur enzymatique de la nitrate réductasenitrate réductase


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II-- Les enzymes microbiennesLes enzymes microbiennesI.1I.1-- GénéralitésGénéralitésI.1.2I.1.2-- Principales propriétésPrincipales propriétés

•• I.1.2.2I.1.2.2-- Spécificité de l’actionSpécificité de l’action

-- Spécificité de substratSpécificité de substrat: portée par l’apoenzyme : portée par l’apoenzyme (site spécifique: structure complémentaire de celle (site spécifique: structure complémentaire de celle du substrat)du substrat)

-- Spécificité de réactionSpécificité de réaction: due au coenzyme: due au coenzyme

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enzyme et substrat

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Exemple d’action enzymatique : hydrolyse du saccharose

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II-- Les enzymes Les enzymes microbiennesmicrobiennesI.1I.1-- GénéralitésGénéralitésI.1.2I.1.2-- Principales propriétésPrincipales propriétés

Conséquence de la spécificité: Conséquence de la spécificité:

notion denotion de

système enzymatiquesystème enzymatique

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II-- Les enzymes microbiennesLes enzymes microbiennesI.1I.1-- GénéralitésGénéralitésI.1.2I.1.2-- Principales propriétésPrincipales propriétés

•• I.1.2.3I.1.2.3-- Paramètres de l’activité enzymatiqueParamètres de l’activité enzymatique

-- Activité très rapide: 10Activité très rapide: 1044 à 10à 1066 molécules de molécules de substrat/molécule d’enzyme/minute (dans substrat/molécule d’enzyme/minute (dans les conditions optimales)les conditions optimales)

-- Concentration nécessaire très faibleConcentration nécessaire très faible-- Enzyme toujours intacte en fin de réactionEnzyme toujours intacte en fin de réaction

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II-- Les enzymes microbiennesLes enzymes microbiennesI.1I.1-- GénéralitésGénéralitésI.1.2I.1.2-- Principales propriétésPrincipales propriétésI.1.2.3I.1.2.3-- Paramètres de l’activité enzymatiqueParamètres de l’activité enzymatique

•• Effets des principaux paramètresEffets des principaux paramètres

-- Température : minimale, optimale et Température : minimale, optimale et maximalemaximale

-- pH: minimal, optimal, maximalpH: minimal, optimal, maximal-- Concentration en enzymeConcentration en enzyme-- Concentration en substratConcentration en substrat

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Vitesse de l’activité enzymatique V en fonction Vitesse de l’activité enzymatique V en fonction

de la température T et du pHde la température T et du pH

T min. T opt. T max T

V

pH min pH opt pH max pH

V

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Vitesse de l’activité enzymatique V en fonction de la concentratVitesse de l’activité enzymatique V en fonction de la concentration en ion en enzyme E et de la concentration en substrat S (Ps: point de satuenzyme E et de la concentration en substrat S (Ps: point de saturation)ration)

V

EPs

V

SPs

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II-- Les enzymes microbiennesLes enzymes microbiennesI.1I.1-- GénéralitésGénéralitésI.1.2I.1.2-- Principales propriétésPrincipales propriétésI.1.2.3I.1.2.3-- Paramètres de l’activité enzymatiqueParamètres de l’activité enzymatique

•• Inactivation des enzymesInactivation des enzymes

-- Inactivation réversible ou temporaireInactivation réversible ou temporaire: froid, : froid, pH , blocage des cofacteurs enzymatiques.pH , blocage des cofacteurs enzymatiques.

-- Inactivation irréversible ou définitiveInactivation irréversible ou définitive(dénaturation): chaleur, alcool, (dénaturation): chaleur, alcool, pH extrêmes, certains sels (hypochlorites : pH extrêmes, certains sels (hypochlorites : eau de Javel)eau de Javel)

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•• I.2I.2-- EnzymesEnzymes constitutives et enzymes constitutives et enzymes inductiblesinductibles

-- Enzyme constitutiveEnzyme constitutive: entre dans la constitution : entre dans la constitution de la cellule; existe même en absence de son de la cellule; existe même en absence de son substratsubstratExemple: invertase chez Exemple: invertase chez Saccharomyces Saccharomyces cerevisiaecerevisiae

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-- Enzyme inductible (adaptative):Enzyme inductible (adaptative): n’est n’est synthétisée qu’en présence de son substrat synthétisée qu’en présence de son substrat (substrat = inducteur)(substrat = inducteur)Exemple: Exemple: ββ--galactosidase chez galactosidase chez Escherichia Escherichia colicoli

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•• I.3I.3-- Enzymes exoEnzymes exo--cellulaires et enzymes cellulaires et enzymes endoendo--cellulairescellulaires

-- Enzyme exoEnzyme exo--cellulaire (exocellulaire (exo--enzyme):enzyme):excrétée, agit à l’extérieur du corps excrétée, agit à l’extérieur du corps microbienmicrobien

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-- Enzyme Enzyme endoendo--cellulaire (cellulaire (endoendo--enzyme):enzyme): agit agit à l’intérieur du corps microbien; le substrat à l’intérieur du corps microbien; le substrat pénètre à l’intérieur du micropénètre à l’intérieur du micro--organismeorganisme

Parfois nécessité d’une perméase;Parfois nécessité d’une perméase;exemple: galactosideexemple: galactoside--perméase pour lactose perméase pour lactose chez chez Escherichia coliEscherichia coli

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•• I.4I.4-- ApplicationsApplicationsI.4.1I.4.1-- Enzymes et propriétés des microEnzymes et propriétés des micro--organismes:organismes:

Toutes les propriétés des microToutes les propriétés des micro--organismes sont organismes sont sous la dépendance d’enzymes. Exemples:sous la dépendance d’enzymes. Exemples:

-- Métabolisme: toutes réactions Métabolisme: toutes réactions -- Pouvoir pathogène et pouvoir Pouvoir pathogène et pouvoir toxinogènetoxinogène

Exemple: Exemple: coagulasecoagulase chez chez StaphylococcusStaphylococcus aureusaureus

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II-- Les enzymes microbiennesLes enzymes microbiennesI.4I.4-- ApplicationsApplications

•• I.4.2I.4.2-- Enzymes: critères d’identification des Enzymes: critères d’identification des micromicro--organismesorganismes

Exemple: recherche de la catalase pour Exemple: recherche de la catalase pour orienter l’identification des orienter l’identification des coccicocci à Gram à Gram positifpositif

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II-- Les enzymes microbiennesLes enzymes microbiennesI.4I.4-- ApplicationsApplications

•• I.4.3I.4.3-- Applications industriellesApplications industrielles-- Production industrielle d’enzymes microbiennesProduction industrielle d’enzymes microbiennes

Exemples: lipases, protéases, amylases, etc.Exemples: lipases, protéases, amylases, etc.-- Bioconversions: transformation de molécules à Bioconversions: transformation de molécules à

l’aide de microl’aide de micro--organismesorganismesExemples: Exemples: . Fixation du groupement amide sur la . Fixation du groupement amide sur la pénicillinepénicilline

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Chapitre IIChapitre II-- NUTRITION DES NUTRITION DES MICROMICRO--ORGANISMES ORGANISMES

•• GénéralitésGénéralités•• II.1II.1-- L’eauL’eau•• II.2II.2-- La source d’énergieLa source d’énergie•• II.3II.3-- La source de CarboneLa source de Carbone•• II.4II.4-- La source d’AzoteLa source d’Azote•• II.5II.5-- Les éléments minérauxLes éléments minéraux•• II.6II.6-- Les facteurs de croissance Les facteurs de croissance

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IIII-- La nutrition des microLa nutrition des micro--organismesorganismes

•• GénéralitésGénéralitésoo Pour les Pour les micromicro--organismes unicellulairesorganismes unicellulaires, ,

croissance = augmentation de l’effectifcroissance = augmentation de l’effectifoo Pour les Pour les moisissures,moisissures,

croissance = augmentation de taille du croissance = augmentation de taille du mycélium (élongation et ramification des mycélium (élongation et ramification des filaments)filaments)

oo Pour Pour tous les microtous les micro--organismesorganismes, , croissance = développement = poussecroissance = développement = pousse

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IIII-- La nutrition des microLa nutrition des micro--organismesorganismesGénéralitésGénéralités

•• La croissance des microLa croissance des micro--organismes dépend de:organismes dépend de:oo Facteurs physicoFacteurs physico--chimiques;chimiques;oo La présence éventuelle de substances La présence éventuelle de substances

inhibitrices;inhibitrices;oo Facteurs biologiques (antagonisme, stimulation, Facteurs biologiques (antagonisme, stimulation,

agents biologiques antimicrobiens); agents biologiques antimicrobiens); oo Facteurs nutritionnels : eau, sources d’énergie, Facteurs nutritionnels : eau, sources d’énergie,

de Carbone et d’Azote, éléments minéraux + de Carbone et d’Azote, éléments minéraux + facteurs de croissance (éventuellement).facteurs de croissance (éventuellement).

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Rappel du planRappel du plan

•• GénéralitésGénéralités•• II.1II.1-- L’eauL’eau•• II.2II.2-- La source d’énergieLa source d’énergie•• II.3II.3-- La source de CarboneLa source de Carbone•• II.4II.4-- La source d’AzoteLa source d’Azote•• II.5II.5-- Les éléments minérauxLes éléments minéraux•• II.6II.6-- Les facteurs de croissanceLes facteurs de croissance

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•• II.1II.1-- L’eauL’eauoo Généralités, notion d’activité de l’eauGénéralités, notion d’activité de l’eauoo Échanges entre microÉchanges entre micro--organisme et milieuorganisme et milieuoo awaw minimale et minimale et awaw optimale de croissanceoptimale de croissanceoo MicroMicro--organismes organismes osmophilesosmophilesoo MicroMicro--organismes halophilesorganismes halophilesoo Application à la conservation des aliments Application à la conservation des aliments

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IIII-- La nutrition des microLa nutrition des micro--organismesorganismesII.1II.1-- L’eauL’eau

•• Généralités, notion d’activité de l’eauGénéralités, notion d’activité de l’eau-- L’eau: 80 à 90% du poids des microL’eau: 80 à 90% du poids des micro--organismesorganismes-- Seule l’eau libre du milieu est utilisableSeule l’eau libre du milieu est utilisable-- La proportion d’eau libre s’exprime parLa proportion d’eau libre s’exprime par

l’activité de l’eaul’activité de l’eau ouou awaw ((activityactivity of water)of water)

ERH= Humidité relative d’équilibre ERH= Humidité relative d’équilibre

Pression de vapeur du milieuPression de vapeur de l’eau pure

=aw ERH=

100

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•• Échanges entre microÉchanges entre micro--organisme et milieuorganisme et milieu-- Expression en pression osmotiqueExpression en pression osmotique

. . Milieu isotoniqueMilieu isotonique: équilibre: équilibre

. . Milieu hypotoniqueMilieu hypotonique: : turgescenceturgescence; le micro; le micro--organisme absorbe de l’eau; son organisme absorbe de l’eau; son awaw augmente augmente (éclatement en cas d’écart important: lyse)(éclatement en cas d’écart important: lyse). . Milieu hypertoniqueMilieu hypertonique: : plasmolyseplasmolyse; le micro; le micro--organisme perd de l’eau, son organisme perd de l’eau, son awaw interne diminueinterne diminue

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•• Valeurs cardinales de l’Valeurs cardinales de l’awaw pour les pour les micromicro--organismesorganismes::

-- awaw optimale de croissanceoptimale de croissance-- awaw minimale de croissanceminimale de croissanceRemarqueRemarque: pour une activité métabolique : pour une activité métabolique

donnée (ex.: production d’une toxine), ces donnée (ex.: production d’une toxine), ces valeurs peuvent différer de celles de la valeurs peuvent différer de celles de la croissancecroissance

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-- AwAw optimale de croissance (souvent 0,9 à 1)optimale de croissance (souvent 0,9 à 1)En général, bactéries plus En général, bactéries plus hygrophileshygrophiles que que

levures et moisissureslevures et moisissuresExemples: Exemples:

BactériesBactéries ((ClostridiumClostridium, Salmonella, , Salmonella, StaphylococcusStaphylococcus) ) : 0,990: 0,990--0,9950,995

Moisissures:Moisissures: Aspergillus Aspergillus glaucusglaucus: 0,93; : 0,93; XeromycesXeromyces bisporusbisporus: 0,90: 0,90

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0,800,80--0,870,87

0,670,67--0,750,75

0,600,60--0,650,65

Majorité des moisissures, Majorité des moisissures, StaphylococcusStaphylococcus aureusaureus

Moisissures xérophilesMoisissures xérophiles

Levures Levures osmophilesosmophiles

0,870,87--0,910,91Majorité des levuresMajorité des levures

0,910,91--0,950,95Majorité des Majorité des coccicocci, lactobacilles, , lactobacilles, qqqq moisissuresmoisissures

0,950,95-- ≈≈ 11Bactéries à Gram négatif, quelques levuresBactéries à Gram négatif, quelques levures

Valeurs moyennes des aw minimales des différents groupes microbiens

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Minimum absolu d’awpour les

micro-organismes connus:0,6

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MicroMicro--organismes adaptés aux faibles activités organismes adaptés aux faibles activités de l’eau (fortes pressions osmotiques):de l’eau (fortes pressions osmotiques):

��osmophilesosmophiles:: supportent ou même exigent de supportent ou même exigent de fortes concentrations en sucre (sirops, miel, fortes concentrations en sucre (sirops, miel, confitures, etc.)confitures, etc.)Ex.: Ex.: Saccharomyces Saccharomyces rouxiirouxii, Aspergillus , Aspergillus glaucusglaucus

��halophiles:halophiles: exigent de fortes concentrations exigent de fortes concentrations en sel (les halotolérants les supportent)en sel (les halotolérants les supportent)

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•• HalotoléranceHalotolérance et et halophiliehalophilie

Minimum: 15% de sel, optimum: 20Minimum: 15% de sel, optimum: 20--30%30%

Extrêmement Extrêmement halophileshalophiles

Concentration optimale de sel pour Concentration optimale de sel pour la croissance: 4la croissance: 4--9%9%

Halophiles Halophiles modérésmodérés

Inhibition de croissance pour Inhibition de croissance pour concentration en sel <0,5% ou >5%concentration en sel <0,5% ou >5%

Faiblement Faiblement halophiles halophiles

Poussent en présence de 5% de sel Poussent en présence de 5% de sel ou plus; n’exigent pas le selou plus; n’exigent pas le sel

HalotolérantsHalotolérants

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•• Exemples de microExemples de micro--organismes adaptés aux organismes adaptés aux milieux salésmilieux salés

-- Halotolérants : Halotolérants : StaphylococcusStaphylococcus aureusaureus, , Entérocoques (streptocoques fécaux)Entérocoques (streptocoques fécaux)

-- Faiblement halophiles: microflore marineFaiblement halophiles: microflore marine-- Extrêmement halophiles: microflore des Extrêmement halophiles: microflore des

saumures (notamment saumures (notamment HalobacteriumHalobacterium et et HalococcusHalococcus))

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•• Applications: Applications:

Conservation des aliments par réduction de Conservation des aliments par réduction de leur leur awaw

Moyens: séchage, salage, sucrage Moyens: séchage, salage, sucrage (séparément ou en combinaison)(séparément ou en combinaison)

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0,300,300,200,20

BiscuitsBiscuitsPoudre de lait entierPoudre de lait entier

0,600,60--0,650,650,500,50

Fruits séchésFruits séchésépicesépices

0,800,80--0,870,870,750,75--0,800,80

Farine, riz, lait concentré sucréFarine, riz, lait concentré sucréConfitureConfiture

AwAw0,950,95--≈≈ 11

Produits alimentairesProduits alimentairesViande fraîcheViande fraîche

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2222StaphylococcusStaphylococcus aureusaureus

1010VibrioVibrio parahaemolyticusparahaemolyticus

55--1010ClostridiumClostridium botulinumbotulinum

88SalmonellaSalmonella

77ClostridiumClostridium perfringensperfringens

Concentration (%) de sel permettant d’inhiber les bactéries indésirables dans l’alimentation

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IIII-- La nutrition des microLa nutrition des micro--organismesorganismesRappel du planRappel du plan

•• GénéralitésGénéralités•• II.1II.1-- L’eauL’eau

•• II.2II.2-- La source d’énergieLa source d’énergie•• II.3II.3-- la source de Carbonela source de Carbone•• II.4II.4-- La source d’AzoteLa source d’Azote•• II.5II.5-- Les éléments minérauxLes éléments minéraux•• II.6II.6-- Les facteurs de croissance Les facteurs de croissance

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IIII-- La nutrition des microLa nutrition des micro--organismesorganismesII.2II.2-- La source d’énergieLa source d’énergie

•• II.2II.2-- La source d’énergieLa source d’énergie

-- Conception ancienneConception ancienne-- Conception moderneConception moderne-- Correspondance entre les deuxCorrespondance entre les deux

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•• Ancienne conceptionAncienne conceptionoo MicroMicro--organismes autotrophesorganismes autotrophes

. CO. CO22 comme seule source de Ccomme seule source de C

. Source d’énergie autre que la source de C. Source d’énergie autre que la source de Coo MicroMicro--organismes hétérotrophes:organismes hétérotrophes:

. Exigent composés organiques relativement . Exigent composés organiques relativement complexes comme sources de C (ex.: complexes comme sources de C (ex.: glucides)glucides). L’énergie provient des réactions de . L’énergie provient des réactions de dégradation de ces composésdégradation de ces composés

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•• Conception moderne (actuelle)Conception moderne (actuelle)

oo MicroMicro--organismes photosynthétiquesorganismes photosynthétiques: : utilisent l’énergie lumineuseutilisent l’énergie lumineuse

oo MicroMicro--organismes organismes chimiosynthétiqueschimiosynthétiques ououchimiotropheschimiotrophes: énergie produite par des : énergie produite par des réactions d’oxydoréduction entre donneurs réactions d’oxydoréduction entre donneurs et accepteurs d’électrons.et accepteurs d’électrons.

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. . ChimiotrophesChimiotrophes ou ou chimiosynthétiqueschimiosynthétiques::

. . ChimioChimiolitholithotrophestrophes: composés : composés minéraux comme donneurs d’électronsminéraux comme donneurs d’électrons

. . ChimioChimioorganoorganotrophestrophes: composés : composés organiques comme donneurs organiques comme donneurs d’électronsd’électrons

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Chimioorganotrophes = Hétérotrophes

Chimiolithotrophes + Phototrophes = Autotrophes

Levures + moisissures + majorité des bactéries: Chimioorganotrophes

Certaines espèces de bactéries: Chimiolithotrophes ou Phototrophes

Correspondance entre les deux

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•• GénéralitésGénéralités•• II.1II.1-- L’eauL’eau•• II.2II.2-- La source d’énergieLa source d’énergie

•• II.3II.3-- La source de CarboneLa source de Carbone•• II.4II.4-- La source d’AzoteLa source d’Azote•• II.5II.5-- Les éléments minérauxLes éléments minéraux•• II.6II.6-- Les facteurs de croissanceLes facteurs de croissance

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IIII-- La nutrition des microLa nutrition des micro--organismesorganismesII.3II.3-- La source de CarboneLa source de Carbone

•• II.3II.3-- La source de CarboneLa source de Carbone

-- COCO22

-- Sources de Carbone pour les HétérotrophesSources de Carbone pour les Hétérotrophes-- RemarqueRemarque

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IIII-- LaLa nutrition des micronutrition des micro--organismesorganismes

II.3II.3-- La source de CarboneLa source de Carbone

•• COCO22

oo Utilisable comme seule source de C par Utilisable comme seule source de C par Phototrophes et Phototrophes et ChimiolithotrophesChimiolithotrophes

oo Chez Hétérotrophes, le COChez Hétérotrophes, le CO22 a parfois un a parfois un rôle:rôle:. Absence de CO. Absence de CO22 gêne croissance gêne croissance ((Salmonella Salmonella typhityphi et et Escherichia coliEscherichia coli)). Atmosphère enrichie en CO. Atmosphère enrichie en CO2 2 stimule stimule Brucella Brucella abortusabortus

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•• Sources de C pour les Hétérotrophes:Sources de C pour les Hétérotrophes:oo Glucides simplesGlucides simples: pentoses, hexoses : pentoses, hexoses

(glucose, fructose, mannose, etc.)(glucose, fructose, mannose, etc.)oo DiholosidesDiholosides: saccharose, lactose, maltose : saccharose, lactose, maltose

(nécessité d’enzymes spécifiques)(nécessité d’enzymes spécifiques)oo Glucides complexesGlucides complexes: amidon, cellulose, etc. : amidon, cellulose, etc.

(nécessité d’un système enzymatique); (nécessité d’un système enzymatique); micromicro--organismes organismes cellulolytiquescellulolytiques, , amylolytiquesamylolytiques, etc. , etc.

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•• Sources de C pour les Hétérotrophes (suite)Sources de C pour les Hétérotrophes (suite)

oo Hydrocarbures:Hydrocarbures: hexadécanehexadécane CC1616HH3434notamment dans les sousnotamment dans les sous--produits pétroliersproduits pétroliers

oo Acides aminésAcides aminés: si pas de source de C plus : si pas de source de C plus simplesimple

oo Acides grasAcides gras: : idemidem

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•• Remarque:Remarque:

oo Certains Certains PseudomonasPseudomonas peuvent utiliser peuvent utiliser jusqu’à 90 sources de C différentesjusqu’à 90 sources de C différentes

oo DiplococcusDiplococcus glycinophilusglycinophilus ne peut utiliser ne peut utiliser que le glycocolleque le glycocolle

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•• GénéralitésGénéralités•• II.1II.1-- L’eauL’eau•• II.2II.2-- La source d’énergieLa source d’énergie•• II.3II.3-- La source de CarboneLa source de Carbone

•• II.4II.4-- La source d’AzoteLa source d’Azote•• II.5II.5-- Les éléments minérauxLes éléments minéraux•• II.6II.6-- Les facteurs de croissanceLes facteurs de croissance

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IIII-- La nutrition des microLa nutrition des micro--organismesorganismesII.4II.4-- La source d’AzoteLa source d’Azote

•• II.4II.4-- La source d’AzoteLa source d’Azote

-- GénéralitésGénéralités-- Formes inorganiques d’AzoteFormes inorganiques d’Azote-- Formes organiques d’AzoteFormes organiques d’Azote-- ConséquencesConséquences

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IIII-- La nutrition des microLa nutrition des micro--organismesorganismesIIII-- 4. Source d’Azote 4. Source d’Azote

•• Généralités: Généralités:

Azote nécessaire pour:Azote nécessaire pour:oo Protéines (dont enzymes)Protéines (dont enzymes)oo Acides nucléiquesAcides nucléiquesoo Autres molécules vitales: DPN, TPN, ATP, Autres molécules vitales: DPN, TPN, ATP,

ADP, etc. ADP, etc.

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IIII-- La nutrition des microLa nutrition des micro--organismesorganismesIIII-- 4. Source d’Azote4. Source d’Azote

•• Formes inorganiques d’Azote:Formes inorganiques d’Azote:

��NN22 gazeuxgazeux: par micro: par micro--organismes fixateurs organismes fixateurs d’azoted’azote

�� Bactéries symbiotiques avec Légumineuses Bactéries symbiotiques avec Légumineuses (nodosités sur les racines): genre (nodosités sur les racines): genre RhizobiumRhizobium

�� MicroMicro--organismes libres (sol, eaux): genre organismes libres (sol, eaux): genre AzotobacterAzotobacter

59

Nodosités de Rhizobium sur des racines de Légumineuses

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•• Formes inorganiques d’Azote (suite)Formes inorganiques d’Azote (suite)

��NONO22--: genre : genre NitrobacterNitrobacter

��NONO33--: : EnterobacteriaceaeEnterobacteriaceae + autres bactéries, + autres bactéries,

des levures et moisissuresdes levures et moisissures��NHNH44

++:: genre genre NitrosomonasNitrosomonas + toutes levures + toutes levures et moisissures et moisissures

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•• Formes organiquesFormes organiques: groupement amine : groupement amine RR--NHNH22, par désamination ou par , par désamination ou par transaminationtransamination::RR--NHNH22 + R’ R + R’+ R’ R + R’--NHNH22

oo simples:simples: acides aminés libres, amines, uréeacides aminés libres, amines, uréeoo complexescomplexes: protéines (micro: protéines (micro--organismes organismes

protéolytiques)protéolytiques)

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•• Conséquences:Conséquences:

oo Rôle essentiel des microRôle essentiel des micro--organismes dans organismes dans l’altération des aliments riches en protéinesl’altération des aliments riches en protéines

oo Rôle très important des microRôle très important des micro--organismes organismes dans le dans le cycle biogéochimique de l’Azotecycle biogéochimique de l’Azote

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NO3-

R-NH2

NH4+

NO2-

N2

NO

N2O

NO2-

c

a

a

a

i

g

h

bb d e

f

Anaérobie Aérobie Cycle biogéochimique de l’Azote:

R-NH2: groupes aminés des protéines

a: dénitrification

b: ammonification du nitrite

c: réduction dissimilatoire du nitrate

d: ammonification

e: assimilation de l’ammonium

f: réduction assimilatoire du nitrate

g: oxydation de l’ammonium

h: oxydation du nitrite

i: fixation de l’Azote

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•• GénéralitésGénéralités•• II.1II.1-- L’eauL’eau•• II.2II.2-- La source d’énergieLa source d’énergie•• II.3II.3-- la source de Carbonela source de Carbone•• II.4II.4-- La source d’AzoteLa source d’Azote

•• II.5II.5-- Les éléments minérauxLes éléments minéraux•• II.6II.6-- Les facteurs de croissanceLes facteurs de croissance

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IIII-- La nutrition des microLa nutrition des micro--organismesorganismesIIII-- 5. Les éléments minéraux5. Les éléments minéraux

•• II.5II.5-- Les éléments minérauxLes éléments minéraux

-- Le Soufre et le PhosphoreLe Soufre et le Phosphore-- Les autres éléments majeursLes autres éléments majeurs-- Les éléments mineurs (oligoéléments)Les éléments mineurs (oligoéléments)

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IIII-- La nutrition des microLa nutrition des micro--organismesorganismesII.5II.5-- Les éléments minérauxLes éléments minéraux

•• Le Soufre et le PhosphoreLe Soufre et le Phosphoreoo SoufreSoufre:: nécessaire aux enzymes (acides nécessaire aux enzymes (acides

aminés soufrés) aminés soufrés) sourcessources: SO: SO44

==, composés organiques soufrés, , composés organiques soufrés, S réduit (rares espèces)S réduit (rares espèces)

oo PhosphorePhosphore:: nécessaire aux acides nécessaire aux acides nucléiques, phospholipides membranaires, nucléiques, phospholipides membranaires, paroi des microparoi des micro--organismes fongiques, organismes fongiques, molécules vitales (ATP, coenzymes, etc.)molécules vitales (ATP, coenzymes, etc.)source:source: phosphate inorganique Hphosphate inorganique H22POPO44

--

67


•• Les autres éléments majeurs:Les autres éléments majeurs:

minéraux à rôle plastique: équilibres minéraux à rôle plastique: équilibres ioniques et osmotiques de la cellule avec son ioniques et osmotiques de la cellule avec son milieu (K, Na, Mg, etc.)milieu (K, Na, Mg, etc.)

68


•• Les éléments mineurs ou oligoéléments:Les éléments mineurs ou oligoéléments:nécessaires à faible dose; rôles variés:nécessaires à faible dose; rôles variés:

oo Éléments constitutifs d’enzymes (partie Éléments constitutifs d’enzymes (partie coenzyme): Fe (cytochromes), Mg coenzyme): Fe (cytochromes), Mg (chlorophylle)(chlorophylle)

oo CoCo--facteursfacteurs enzymatiques: Ca, Mg, Mn, Zn, enzymatiques: Ca, Mg, Mn, Zn, Cu, Mo, Va, etc. Cu, Mo, Va, etc.

69


•• Remarque: Remarque:

AuAu--delà d’une certaine concentration, certains delà d’une certaine concentration, certains oligoéléments deviennent toxiques: Pb, Cu, oligoéléments deviennent toxiques: Pb, Cu, etc.etc.

70


•• GénéralitésGénéralités•• II.1II.1-- L’eauL’eau•• II.2II.2-- La source d’énergieLa source d’énergie•• II.3II.3-- la source de Carbonela source de Carbone•• II.4II.4-- La source d’AzoteLa source d’Azote•• II.5II.5-- Les éléments minérauxLes éléments minéraux

•• II.6II.6-- Les facteurs de croissanceLes facteurs de croissance

71

IIII-- La nutrition des microLa nutrition des micro--organismesorganismesII.6II.6-- Les facteurs de croissanceLes facteurs de croissance

•• II.6II.6-- Les facteurs de croissanceLes facteurs de croissance

-- DéfinitionsDéfinitions-- NatureNature-- PropriétésPropriétés-- ConséquencesConséquences

72


•• DéfinitionsDéfinitions

oo Facteur de croissanceFacteur de croissance: : substance organique indispensable substance organique indispensable à la croissance et que le microà la croissance et que le micro--organisme est incapable de organisme est incapable de synthétiser luisynthétiser lui--mêmemême

73


•• Définitions (suite)Définitions (suite)

oo Métabolite essentiel:Métabolite essentiel: IdemIdem mais synthétisé mais synthétisé par micropar micro--organismeorganisme

oo Facteur stimulantFacteur stimulant: pas nécessaire, mais : pas nécessaire, mais favorise la croissancefavorise la croissance

oo Facteur de départ:Facteur de départ: nécessaire seulement nécessaire seulement pour le démarrage de la croissance pour le démarrage de la croissance

74



oo MicroMicro--organisme organisme prototropheprototrophe: n’exige : n’exige aucun facteur de croissanceaucun facteur de croissance

oo MicroMicro--organisme auxotropheorganisme auxotrophe pour une pour une substance donnée: exige cette substance substance donnée: exige cette substance comme facteur de croissancecomme facteur de croissance

75



oo Milieu minimumMilieu minimum: milieu sans facteur de : milieu sans facteur de croissance; seulement eau, source d’énergie, croissance; seulement eau, source d’énergie, source de C, source de N, et éléments source de C, source de N, et éléments minéraux nécessairesminéraux nécessaires

oo Milieu completMilieu complet: contient tout ce dont un : contient tout ce dont un micromicro--organisme auxotrophe a besoin organisme auxotrophe a besoin

76


•• NatureNature

-- Acides aminésAcides aminés (pour protéines dont enzymes)(pour protéines dont enzymes)-- Bases puriques et pyrimidiquesBases puriques et pyrimidiques (pour acides (pour acides

nucléiques, ATP, Coenzymes, etc.)nucléiques, ATP, Coenzymes, etc.)-- Vitamines ou précurseurs de vitaminesVitamines ou précurseurs de vitamines: rôle : rôle

de coenzymesde coenzymes

77


•• PropriétésPropriétésoo Actifs àActifs à très faibles dosestrès faibles dosesoo Entre certaines limites,Entre certaines limites, proportionnalitéproportionnalité

entre concentration du facteur de croissance entre concentration du facteur de croissance et intensité de croissance du microet intensité de croissance du micro--organismeorganismeApplication: dosage Application: dosage microbiomicrobio--

logique de certaines substanceslogique de certaines substances

m M Conc.

Crois.

78


oo SpécificitéSpécificité: même pour une structure : même pour une structure voisinevoisine

CO

CHOCH3

CO

NH2

NH2

Exemple de spécificité de facteur de croissance: Nicotinamide pour Proteus vulgaris

Nicotinamide: active

Substances voisines de la nicotinamide: inactives

79


•• ConséquencesConséquences

oo SyntrophieSyntrophie::un microun micro--organisme synthétise une substance organisme synthétise une substance qui sert de facteur de croissance pour un qui sert de facteur de croissance pour un autre microautre micro--organisme organisme

colonies satellitescolonies satellites

80


ApplicationApplication: recherche d’: recherche d’HaemophilusHaemophilusinfluenzaeinfluenzae qui a besoin de 2 facteurs de qui a besoin de 2 facteurs de croissance X & Vcroissance X & VXX (hématine): apporté par le sang(hématine): apporté par le sangVV (NAD): apporté par (NAD): apporté par StaphylococcusStaphylococcusaureusaureusH. H. influenzaeinfluenzae forme des colonies satellites forme des colonies satellites autour de autour de S.S. aureus aureus dans un milieu à base de dans un milieu à base de sang sang

81

Colonies satellites d’Haemophilus influenzaeautour de Staphylococcus aureus

Colonies satellites

d’H. influenzae

S. aureus

82

Colonies satellites d’Haemophilus influenzaeautour de Staphylococcus aureus

S. aureus

Colonies satellites d’H. influenzae

83


•• Conséquences (suite)Conséquences (suite)

•• AntimétaboliteAntimétabolite::substance ayant une structure analogue à celle substance ayant une structure analogue à celle d’un facteur de croissance ou d’un métabolite d’un facteur de croissance ou d’un métabolite essentiel; bloque le métabolisme paressentiel; bloque le métabolisme partromperie de substancetromperie de substance

84


Exemple: le paraExemple: le para--aminobenzèneaminobenzène sulfonamidesulfonamide(PAS)(PAS) et ses dérivés (sulfamides) tuent les et ses dérivés (sulfamides) tuent les bactéries à cause de leur ressemblance avec bactéries à cause de leur ressemblance avec l’acide l’acide parapara--aminobenzoïqueaminobenzoïque (PAB)(PAB), , métabolite essentielmétabolite essentiel

PAS et PAB sont en compétition; l’efficacité du PAS dépend PAS et PAB sont en compétition; l’efficacité du PAS dépend de la proportion PAS/PAB dans le milieude la proportion PAS/PAB dans le milieu

85

Mécanisme de l’action antibactérienne du PAS (analogue de structure du PAB)

86




87

CHAPITRE IIICHAPITRE III-- PARAMETRES PARAMETRES PHYSICOPHYSICO--CHIMIQUES DE LA CHIMIQUES DE LA CROISSANCE MICROBIENNECROISSANCE MICROBIENNE

•• III.1III.1-- La TempératureLa Température•• III.2III.2-- Le pHLe pH•• III.3III.3-- L’Humidité Relative de l’AirL’Humidité Relative de l’Air•• III.4III.4-- Le potentiel RedoxLe potentiel Redox•• III.5III.5-- La pression osmotiqueLa pression osmotique•• III.6III.6-- Interférences entre les paramètres Interférences entre les paramètres

physicophysico--chimiques chimiques

88

IIIIII-- Paramètres physicochimiques de la croissance microbienneParamètres physicochimiques de la croissance microbienneIII.1III.1-- La températureLa température

V

TT min T opt T max

Z. dysgénésiqueZ. eugénésique Z. létale

Vitesse de croissance d’un micro-organisme en fonction de la température

89


•• Températures cardinales de croissance:Températures cardinales de croissance:oo Température minimaleTempérature minimaleoo Température optimaleTempérature optimaleoo Température maximaleTempérature maximale•• Zones délimitéesZones délimitéesoo Zone Zone eugénésiqueeugénésique: entre T. min. et T. max: entre T. min. et T. maxoo Zone dysgénésique: T < T. minZone dysgénésique: T < T. minoo Zone létale: T > T. maxZone létale: T > T. max

90


•• Classification des microClassification des micro--organismesorganismes (fonction (fonction de la température optimale de croissance)de la température optimale de croissance)

oo MésophilesMésophiles: T. : T. optopt. Moyenne (env. 20. Moyenne (env. 20--37°C 37°C pour bactéries; 20pour bactéries; 20--30°C pour levures et 30°C pour levures et moisissures)moisissures)

oo ThermophilesThermophiles: T. : T. optopt. 40. 40--55°C, voire > 65°C 55°C, voire > 65°C Remarque: T. Remarque: T. optopt. 36°C: . 36°C: thermophiliethermophilie pour pour levureslevures

oo PsychrophilesPsychrophiles: T. : T. optopt. < 10°C en général. < 10°C en généraloo CryophilesCryophiles:: poussent à des T. < 0°Cpoussent à des T. < 0°C

91


Catégories Catégories intermédiaiaresintermédiaiares::

oo Thermophiles mésotrophesThermophiles mésotrophesoo Mésophiles Mésophiles psychrotrophespsychrotrophes

Remarque: les Remarque: les psychrotrophespsychrotrophes = = psychrophiles + mésophiles psychrophiles + mésophiles psychrotrophespsychrotrophes

92

P

M

Th

MP

Th M

P: psychrophiles

MP: mésophiles psychrotrophes

M: mésophiles

Th M: thermophiles mésotrophes

Th: Thermophiles

Différentes catégories de micro-organismes en fonction des températures

cardinales de croissance

V

T (°C)10 20 30 40

93


Remarque:Remarque:

Ne pas confondre Ne pas confondre thermophiliethermophilie et et thermorésistancethermorésistance

Exemple: Exemple: ClostridiumClostridium botulinumbotulinum (mésophile) (mésophile) plus thermorésistant (spores) que plus thermorésistant (spores) que LactobacillusLactobacillus bulgaricusbulgaricus (thermophile)(thermophile)

94

120

100

65

50

30

10

7

6,7

6,5

5,2

4

3,3

3

2

0

- 10

- 14

- 18

STERILISATION

PASTEURISATION

REFRIGERATION

CONGELATION

SURGELATION

Thermophiles

Mésophiles

Psychrotrophes

Psychrophiles

Cryophiles

Fin du risque

Bactéries

Pathogènes et

Toxinogènes

Arrêt de

multiplicationbactérienne

Arrêt

de toutemultiplicationmicrobienne

95

IIIIII-- Paramètres physicochimiques de la croissance microbienneParamètres physicochimiques de la croissance microbienne




96

IIIIII-- Paramètres physicochimiques de la croissance microbienneParamètres physicochimiques de la croissance microbienneIII.2III.2-- Le pHLe pH

•• Valeurs cardinales de pH pour la croissanceValeurs cardinales de pH pour la croissanceoo pH minimumpH minimumoo pH optimum pH optimum oo pH maximum pH maximum V

pHpH min pH opt pH max

97


•• Classification des microClassification des micro--organismesorganismes en en fonction de leur pH optimum:fonction de leur pH optimum:

oo NeutrophilesNeutrophiles: pH : pH optopt.: 6,5.: 6,5--7,57,5oo AcidophilesAcidophiles: pH : pH optopt. acide . acide < < 66oo BasophilesBasophiles: pH : pH optopt. basique. basique

98


•• Bactéries:Bactéries:-- Neutrophiles pour la plupart; parfois intervalle de pH Neutrophiles pour la plupart; parfois intervalle de pH

très large très large E. coliE. coli: : min 4,4min 4,4; ; optopt 77; ; max 9max 9

-- Certaines sont acidophiles: Certaines sont acidophiles: LactobacillusLactobacillus: : pH pH optopt 66; ; ThiobacillusThiobacillus: pH : pH optopt 22;;

HelicobacterHelicobacter (suc gastrique)(suc gastrique)-- Bactéries basophiles très rares: Bactéries basophiles très rares:

VibrioVibrio : pH : pH optopt 99

99


•• Levures et moisissuresLevures et moisissures-- Poussent dans une large gamme de pH Poussent dans une large gamme de pH

(souvent de 2 à 8)(souvent de 2 à 8)-- Mais plutôt acidophiles ou, du moins, Mais plutôt acidophiles ou, du moins,

acidotolérantesacidotolérantes (supportent mieux les (supportent mieux les milieux acides que les bactéries en général)milieux acides que les bactéries en général)

-- Application: milieux à pH de 3,5 à 4,5 pour Application: milieux à pH de 3,5 à 4,5 pour leur isolementleur isolement

100


•• Conséquences:Conséquences:-- Sélection de flores microbiennes par le pH Sélection de flores microbiennes par le pH

du milieu (aliment)du milieu (aliment)-- Évolution du pH dans les cultures suite au Évolution du pH dans les cultures suite au

métabolisme microbien et conséquences métabolisme microbien et conséquences dans l’industrie (régulation du pH)dans l’industrie (régulation du pH)

-- Succession de populations microbiennes Succession de populations microbiennes différentes suite aux modifications du pH différentes suite aux modifications du pH (exemple du lait crû abandonné à lui(exemple du lait crû abandonné à lui--même)même)

101





102

IIIIII-- Paramètres physicochimiques de la croissance microbienneParamètres physicochimiques de la croissance microbienneIII.3III.3-- L’Humidité relative de l’airL’Humidité relative de l’air

•• Si HR de l’air > 100 Si HR de l’air > 100 awaw de l’aliment, de l’aliment, l’aliment absorbe de l’eaul’aliment absorbe de l’eau

•• Pour les produits à Pour les produits à awaw faible (céréales, faible (céréales, épices, etc.), l’épices, etc.), l’awaw peut devenir favorable au peut devenir favorable au développement des moisissuresdéveloppement des moisissures

•• La température joue un rôle important dans La température joue un rôle important dans l’échange d’humidité et dans la croissance l’échange d’humidité et dans la croissance elle même elle même

103

IIIIII-- Paramètres physicochimiques de la croissance microbienneParamètres physicochimiques de la croissance microbienneIII.3III.3-- L’Humidité relative de l’airL’Humidité relative de l’air

9,9 11,6 14,0 22,09,9 11,6 14,0 22,0** 30,030,0**

6,8 7,0 9,2 21,86,8 7,0 9,2 21,8** 28,028,0**

2828--31311010--11 11

CuminCumin

9,0 10,6 12,6 16,09,0 10,6 12,6 16,0* * 23,023,0**

9,9 11,0 12,4 13,2 22,59,9 11,0 12,4 13,2 22,5**

2828--31311010--1111

Riz poliRiz poli30 50 70 80 9030 50 70 80 90

Humidité relative de l’airHumidité relative de l’air(%)(%)

TempératureTempérature(°C)(°C)

* : croissance de moisissure

Taux d’humidité (%) atteints dans différentes conditions de température et d’humidité relative de l’air

104





105

IIIIII-- Paramètres physicochimiques de la croissance microbienneParamètres physicochimiques de la croissance microbienneIII.4III.4-- Le potentiel RedoxLe potentiel Redox

•• Classification des microClassification des micro--organismes en organismes en fonction de leurs exigences en potentiel fonction de leurs exigences en potentiel Redox (types respiratoires):Redox (types respiratoires):

106


Aérobie strict

Microaérophile

Mésoanaérobie

Anaérobie strict

Aéro-anaérobie facultatif

Différents types respiratoires des micro-organismes

milieu gélosé

zone de croissance microbienne

107


-- Aérobies stricts: Aérobies stricts: rHrH: env. 20: env. 20-- Anaérobies stricts: Anaérobies stricts: rHrH< 8 ou même < 6 < 8 ou même < 6 -- AéroAéro--anaérobies facultatifs: métabolisme anaérobies facultatifs: métabolisme

respiratoire (présence d’Orespiratoire (présence d’O22) ou fermentatif ) ou fermentatif (absence d’O(absence d’O22))

-- MicroaérophilesMicroaérophiles: : rHrH < 14< 14-- MésoanaérobiesMésoanaérobies: : : : rHrH: 8 à 12: 8 à 12

108


•• Répartition des différents groupes Répartition des différents groupes microbiens:microbiens:

-- Bactéries: toutes catégories possiblesBactéries: toutes catégories possibles-- Levures: Levures: aéroaéro--anaérobies facultatives anaérobies facultatives

(métabolisme dominant oxydatif ou (métabolisme dominant oxydatif ou fermentatif); fermentatif); RhodotorulaRhodotorula aérobies strictesaérobies strictes

-- Moisissures: aérobies strictes ou microMoisissures: aérobies strictes ou micro--aérophilesaérophiles

109


•• Notions d’intérêt pratique:Notions d’intérêt pratique:-- Concentration critique en OConcentration critique en O22 ((mmolesmmoles/l/h): /l/h):

apport minimum pour assurer la survie; apport minimum pour assurer la survie; dépend de la température (important pour la dépend de la température (important pour la conservation des souches)conservation des souches)

-- Demande maximale en ODemande maximale en O22 ((mmolesmmoles/l/h) ou /l/h) ou DMO: apport nécessaire pour croissance DMO: apport nécessaire pour croissance maximale; ne dépend pas de la température maximale; ne dépend pas de la température (importante pour les cultures industrielles) (importante pour les cultures industrielles)

110


•• Application: isolement et culture des microApplication: isolement et culture des micro--organismes en fonction de leurs types respiratoiresorganismes en fonction de leurs types respiratoires

-- Culture des aérobiesCulture des aérobies. En milieu solide. En milieu solide. En milieu liquide: non agitée; agitée; avec . En milieu liquide: non agitée; agitée; avec soufflage d’airsoufflage d’air

-- Culture des anaérobies strictsCulture des anaérobies stricts. Principes pour la culture des anaérobies. Principes pour la culture des anaérobies. Culture en milieu liquide. Culture en milieu liquide. Culture en milieu solide. Culture en milieu solide

-- Culture des microCulture des micro--aérophiles aérophiles

111


•• Culture des aérobies en milieu solide: S/V Culture des aérobies en milieu solide: S/V élevéélevé

-- Boîte de Boîte de PetriPetri

-- Gélose inclinéeGélose inclinée

-- Fiole de RouxFiole de Roux

112


•• Culture des aérobies en milieu liquideCulture des aérobies en milieu liquide

Air

Compresseur

Filtre

Stationnaire

S/V élevé Agitée Soufflage d’air

113


•• Principes pour la culture des anaérobiesPrincipes pour la culture des anaérobies-- Milieux riches en substances organiques (Milieux riches en substances organiques (rHrH

faible); exemples: milieu faible); exemples: milieu BrainBrain--HeartHeart; milieu ; milieu VF (viandeVF (viande--foie)foie)

-- Régénération: chauffage à l’ébullition (100°C) Régénération: chauffage à l’ébullition (100°C) 10 mn pour chasser l’O10 mn pour chasser l’O22 dissousdissous

-- Refroidir rapidement en évitant la Refroidir rapidement en évitant la réincorporation d’Oréincorporation d’O22

-- Ensemencer, puis incuber à l’abri de l’OEnsemencer, puis incuber à l’abri de l’O2 2

114


•• Culture des anaérobies en milieu liquideCulture des anaérobies en milieu liquide

Fiole de

Fernbach

S/V faible

Bouchon de

paraffineTube de Hall

Bille de verre

115


•• Culture des anaérobies sur milieu solideCulture des anaérobies sur milieu solide

Bouchon de paraffineBouchon de paraffine

Gaz

Tube de Tube de VeillonVeillon

116


•• Utilisation d’une jarre à anaérobiesUtilisation d’une jarre à anaérobiesCatalyseur

Sachet de réactif

eauH2+½ O2

H2O

Avec bougieAvec réactif chimique pour

combiner l’oxygène

117


•• Culture des microCulture des micro--aérophiles: culture en aérophiles: culture en double couche, en boîte de double couche, en boîte de PetriPetri

Inoculum

118





119

IIIIII-- Paramètres physicochimiques de la croissance microbienneParamètres physicochimiques de la croissance microbienneIII.5III.5-- La pression osmotiqueLa pression osmotique

•• Influence de la variation de la pression Influence de la variation de la pression osmotique: voir II.1osmotique: voir II.1

120





121

IIIIII-- Paramètres physicochimiques de la croissance microbienneParamètres physicochimiques de la croissance microbienneIII.6III.6-- Interférences entre ces différents paramètresInterférences entre ces différents paramètres

ImpérissableImpérissable__AmbianteAmbiantepHpH<<5,25,2 et et awaw< 0,95 < 0,95 ouou

pH<5 pH<5 ououawaw<0,91<0,91

PérissablePérissable1 mois1 mois<< + 10°C+ 10°C5<pH< 5,2 5<pH< 5,2 ouou0,91<0,91<awaw<0,95<0,95

Très Très périssablepérissable

15 jours15 jours<< + 5°C+ 5°CpH > 5,2 pH > 5,2 ououawaw > 0,95> 0,95

Catégorie de Catégorie de viandeviande

Durée de Durée de conservationconservation

TempératureTempératurepH et pH et awaw

122




123

CHAPITRE IVCHAPITRE IV-- CINETIQUE DE LA CINETIQUE DE LA CROISSANCE MICROBIENNECROISSANCE MICROBIENNE

•• IV.1IV.1-- La croissance en milieu liquide: la La croissance en milieu liquide: la courbe de croissancecourbe de croissance

•• IV.2IV.2-- La croissance en milieu solide: la La croissance en milieu solide: la colonie ou le mycéliumcolonie ou le mycélium

•• IV.3IV.3-- La croissance dans les milieux La croissance dans les milieux complexes: complexes: diauxiediauxie, , triauxietriauxie, etc., etc.

•• IV.4IV.4-- La croissance dans les cultures mixtes La croissance dans les cultures mixtes

124

IVIV-- Cinétique de la croissance microbienneCinétique de la croissance microbienne

•• IV.1IV.1-- La croissance en milieu liquide: la La croissance en milieu liquide: la courbe de croissancecourbe de croissance

-- IV.1.1IV.1.1-- Mesure de la croissanceMesure de la croissance

-- IV.1.2IV.1.2-- Etude des différentes phases de la Etude des différentes phases de la courbe de croissancecourbe de croissance

. .

125


IV.1IV.1-- Croissance en milieu liquide: la courbe de Croissance en milieu liquide: la courbe de croissancecroissance

Courbe de croissance: évolution de la Courbe de croissance: évolution de la croissance (nombre de microcroissance (nombre de micro--organismes) organismes) en fonction du tempsen fonction du temps

126

IVIV-- Cinétique de la croissance microbienneCinétique de la croissance microbienneIV.1IV.1-- Croissance en milieu liquide: la courbe de croissanceCroissance en milieu liquide: la courbe de croissance

IV.1.1IV.1.1-- Mesure de la croissanceMesure de la croissance

-- Augmentation du poids sec des cellulesAugmentation du poids sec des cellules-- Augmentation de l’activité d’une enzyme Augmentation de l’activité d’une enzyme

constitutiveconstitutive-- Numération directe des cellules: Numération directe des cellules:

HématimétrieHématimétrie, Coulter, Coulter--countercounter (compteur (compteur de particules)de particules)

-- Numération après culture en milieu géloséNumération après culture en milieu gélosé-- Mesure de la densité optique (turbidimétrie)Mesure de la densité optique (turbidimétrie)

DO = K.N (N: nombre de particules par ml)DO = K.N (N: nombre de particules par ml)

127

III

III

IVV

VI

VII

Log N

Temps

Tracé de la courbe de croissance

(micro-organisme unicellulaireen culture pure en

milieu liquide simple)

I: phase de latenceII: phase d’accélérationIII: phase exponentielle

IV: phase de décélérationV: phase stationnaire

VI: phase de début de déclinVII: phase de déclin accéléré

128

IVIV-- Cinétique de la croissance microbienneCinétique de la croissance microbienneIV.1IV.1-- Croissance en milieu liquide: la courbe de croissanceCroissance en milieu liquide: la courbe de croissanceIV.1.2IV.1.2-- Etude des différentes phases de la courbeEtude des différentes phases de la courbe

Phase de latencePhase de latence

-- Définition: durée successive à l’inoculation pendant Définition: durée successive à l’inoculation pendant laquelle aucune croissance n’est observéelaquelle aucune croissance n’est observée

-- Explications:Explications:. Temps nécessaire à la synthèse des enzymes . Temps nécessaire à la synthèse des enzymes

inductiblesinductibles. Manque d’un facteur de croissance pour la majorité . Manque d’un facteur de croissance pour la majorité

des cellules: seules les mutants des cellules: seules les mutants prototrophesprototrophes (très (très rares) poussent au débutrares) poussent au début

129

IVIV-- Cinétique de la croissance microbienneCinétique de la croissance microbienneIV.1IV.1-- Croissance en milieu liquide: la courbe de croissanceCroissance en milieu liquide: la courbe de croissanceIV.1.2IV.1.2-- Etude des différentes phases de la courbeEtude des différentes phases de la courbePhase de latencePhase de latence

�� Facteurs de variation de la durée de la Facteurs de variation de la durée de la phase de latence:phase de latence:

-- Facteurs liés au microFacteurs liés au micro--organismeorganisme. L’espèce: courte chez thermophiles, longue . L’espèce: courte chez thermophiles, longue chez psychrophileschez psychrophiles

. L’âge de la culture: plus courte pour cellules . L’âge de la culture: plus courte pour cellules jeunes (prélevées en phase exponentielle)jeunes (prélevées en phase exponentielle)

. L’état physiologique (conditions . L’état physiologique (conditions défavorables)défavorables)

130


��Facteurs de variation de la durée de la phase Facteurs de variation de la durée de la phase de latence (suite):de latence (suite):

-- Facteurs liés au milieuFacteurs liés au milieu. Facteurs nutritionnels. Facteurs nutritionnels. Présence de substances inhibitrices. Présence de substances inhibitrices. Conditions physicochimiques: pH, . Conditions physicochimiques: pH, rHrH, , awaw, , température, etc.température, etc.

. Modifications brusques des paramètres de . Modifications brusques des paramètres de culture: phase de latence prolongéeculture: phase de latence prolongée

131


-- En conclusion:En conclusion:. Phase de latence courte si on repique sur . Phase de latence courte si on repique sur milieu neuf des micromilieu neuf des micro--organismes prélevés organismes prélevés en phase exponentielle et cultivés dans les en phase exponentielle et cultivés dans les mêmes conditions qu’auparavant;mêmes conditions qu’auparavant;. Phase de latence longue si on inocule dans . Phase de latence longue si on inocule dans des conditions peu favorables des microdes conditions peu favorables des micro--organismes auparavant cultivés dans des organismes auparavant cultivés dans des conditions plus favorablesconditions plus favorables

132


Phase d’accélérationPhase d’accélération

-- La pente de la courbe La pente de la courbe µ µ devientdevient positive;positive;-- µ µ augmenteaugmente sans sans cessecesse pendant pendant cettecette phase phase

(les(les cellules se cellules se mettentmettent àà se se diviserdiviser les les unesunes après les après les autresautres););

-- LorsqueLorsque µ µ atteintatteint sasa valeurvaleur maximalemaximale µmax, µmax, on on estest dansdans la phase la phase suivantesuivante ((toutestoutes les cellules les cellules sontsont en train de se en train de se diviserdiviser))

133


Phase exponentielle ou logarithmiquePhase exponentielle ou logarithmique

-- Toutes les cellules sont en pleine division: Toutes les cellules sont en pleine division: µ µ restereste constanteconstante àà son maximum µmax son maximum µmax ((sisi les les conditions de culture conditions de culture nene changentchangent pas)pas)

-- µmax µmax dépenddépend de de plusieursplusieurs facteursfacteurs ((ilil estest le plus le plus élevéélevé dansdans les conditions les conditions optimalesoptimales de de croissancecroissance) )

134

IVIV-- Cinétique de la croissance microbienneCinétique de la croissance microbienneIV.1IV.1-- Croissance en milieu liquide: la courbe de croissanceCroissance en milieu liquide: la courbe de croissanceIV.1.2IV.1.2-- Etude des différentes phases de la courbeEtude des différentes phases de la courbePhase exponentielle ou logarithmiquePhase exponentielle ou logarithmique

•• Temps de génération Tg: durée nécessaire Temps de génération Tg: durée nécessaire pour que l’effectif de la population soit doublé pour que l’effectif de la population soit doublé (écart entre 2 divisions cellulaires successives) (écart entre 2 divisions cellulaires successives)

Log N

Temps

Log N2

Log N1

T1 T2

Tg

Exemples de valeurs de Tg:

Escherichia coli: 20 mnStaphylococcus aureus: 20 mnMycobacterium tuberculosis:

800 à 900 mn (15 h)

N2 = 2 N1

135


•• Taux de croissance horaire Tc: nombre de Taux de croissance horaire Tc: nombre de divisions cellulaires à l’heuredivisions cellulaires à l’heureTcTc

Tg: temps de génération (en h)Tg: temps de génération (en h)

= 1Tg

Exemples de taux de croissance horaire:

Escherichia coli: 3 h-1

Staphylococcus aureus: 3 h-1

Saccharomyces cerevisiae: 0,6h-1

Mycobacterium tuberculosis: 0,066h-1

136


•• Importance pratique de cette phase:Importance pratique de cette phase:

-- Toutes les cellules sont viables (vivantes et Toutes les cellules sont viables (vivantes et capables de se multiplier si on les repique)capables de se multiplier si on les repique)

-- Le métabolisme cellulaire est le plus actif en Le métabolisme cellulaire est le plus actif en général (exception: métabolites secondaires)général (exception: métabolites secondaires)

137


•• Fin de cette phase, due à:Fin de cette phase, due à:-- L’épuisement des éléments nutritifs: notion de L’épuisement des éléments nutritifs: notion de

substrat limitantsubstrat limitant-- L’accumulation des substances de déchetL’accumulation des substances de déchet-- La modification des conditions physicoLa modification des conditions physico--

chimiques: pH, chimiques: pH, rHrH, etc., etc.Dès que Dès que µ commence µ commence àà diminuerdiminuer, , c’estc’est déjà la déjà la phase phase suivantesuivante

138


•• Comment prolonger cette phase?Comment prolonger cette phase?-- 11èreère possibilité: inoculer des milieux neufs possibilité: inoculer des milieux neufs

avec cellules prélevées dans cette phase avec cellules prélevées dans cette phase (préparation des levains industriels)(préparation des levains industriels)

-- 22èmeème possibilité: renouveler constamment le possibilité: renouveler constamment le milieu de culture dans lequel vivent les milieu de culture dans lequel vivent les micromicro--organismes: principe du organismes: principe du chémostatchémostatappliqué dans les fermentations continues appliqué dans les fermentations continues

139

Air

Compresseur

CompresseurAir

Filtre

Filtre

Réservoir de milieu de

culture

Trop-plein

Agitateur magnétique

Inoculum

140


Phase de décélérationPhase de décélération

-- µ µ diminuediminue sans sans cessecesse : les cellules : les cellules arrêtentarrêtentde se multiplier les de se multiplier les unesunes après les après les autresautres

-- Quand elles ont toutes cessé de se Quand elles ont toutes cessé de se multiplier, multiplier, µ µ devientdevient nulnul; ; c’estc’est la phase la phase suivantesuivante

141


Phase stationnaire ou maximalePhase stationnaire ou maximale

-- µ = 0 pendant µ = 0 pendant toutetoute cettecette phasephase-- Pas de croissance: pas de division cellulaire; Pas de croissance: pas de division cellulaire;

pas de destruction de cellulespas de destruction de cellules

Rendement pondéralRendement pondéral ==

Rendement cellulaire = Rendement cellulaire =

Masse de cellules produites (en extrait sec)

Masse de substrat limitant utilisé

Nombre de cellules produites

Masse de substrat limitant utilisé

142

IVIV-- Cinétique de la croissance microbienneCinétique de la croissance microbienneIV.1IV.1-- Croissance en milieu liquide: la courbe de croissanceCroissance en milieu liquide: la courbe de croissanceIV.1.2IV.1.2-- Etude des différentes phases de la courbeEtude des différentes phases de la courbePhase stationnaire ou maximalePhase stationnaire ou maximale

-- La longueurLa longueur de cette phase varie selon les de cette phase varie selon les espèces: longue pour psychrophiles, courte espèces: longue pour psychrophiles, courte pour thermophiles, courte pour micropour thermophiles, courte pour micro--organismes sensibles, longue pour résistants organismes sensibles, longue pour résistants (sporulés)(sporulés)

-- La hauteurLa hauteur de cette phase dépend des de cette phase dépend des conditions du milieu (disponibilité des conditions du milieu (disponibilité des nutriments; présence de substances nutriments; présence de substances inhibitrices: inhibition partielle de inhibitrices: inhibition partielle de croissance)croissance)

143


Phase de début de déclinPhase de début de déclin

-- µ µ devientdevient négatifnégatif-- La DO diminue suite à l’éclatement des La DO diminue suite à l’éclatement des

cellules mortescellules mortes-- µ µ diminuediminue sans sans cessecesse pendant pendant cettecette phasephase-- QuandQuand µ µ atteintatteint uneune valeurvaleur négativenégative

minimaleminimale, , c’estc’est la phase la phase suivantesuivante

144


Phase de déclin accéléréPhase de déclin accéléré

-- µ µ restereste constant (constant (valeurvaleur négativenégative minimaleminimale))-- DansDans uneune culture culture abandonnéeabandonnée àà elleelle--mêmemême, on , on peutpeut

avoiravoir mort de mort de toutestoutes les cellules; les cellules; précautionsprécautions ààprendreprendre pour la conservation des pour la conservation des souchessouches

-- Involution:Involution: formesformes anormalesanormales, non , non viablesviables ((formesformesde de souffrancesouffrance))

-- LyseLyse cellulairecellulaire ((éclatementéclatement): action ): action d’autolysinesd’autolysines(enzymes); (enzymes); conséquencesconséquences possiblespossibles dansdans les les alimentsaliments

145


IV.1IV.1-- Croissance en milieu solideCroissance en milieu solide

-- Cas des microCas des micro--organismes unicellulaires: la organismes unicellulaires: la coloniecolonie

-- Cas des moisissures: le « thalle » ou Cas des moisissures: le « thalle » ou mycélium mycélium

146

IVIV-- Cinétique de la croissance microbienneCinétique de la croissance microbienneIV.1IV.1-- Croissance en milieu solideCroissance en milieu solide

Cas des microCas des micro--organismes unicellulaires: la colonieorganismes unicellulaires: la colonie

-- Colonie: amas de cellulesColonie: amas de cellules-- La colonie s’accroît pour atteindre une taille, La colonie s’accroît pour atteindre une taille,

une forme et un aspect caractéristiques dans une forme et un aspect caractéristiques dans des conditions de culture données (milieu, des conditions de culture données (milieu, pH, température, durée d’incubation, etc.)pH, température, durée d’incubation, etc.)

-- Conséquences pour l’identification des Conséquences pour l’identification des espèces espèces

147

Colonies bactériennesColonies bactériennes

148

IVIV-- Cinétique de la croissance microbienneCinétique de la croissance microbienneIV.1IV.1-- Croissance en milieu solideCroissance en milieu solideCas des microCas des micro--organismes unicellulaires: la colonieorganismes unicellulaires: la colonie

-- Pourquoi arrêt de la croissance?Pourquoi arrêt de la croissance?. Au début, phase de latence. Au début, phase de latence. Puis début de phase exponentielle. Puis début de phase exponentielle. Mais les cellules ne sont pas dans les mêmes . Mais les cellules ne sont pas dans les mêmes

conditions (nutriments, oxygène, etc.)conditions (nutriments, oxygène, etc.). Arrêt de la croissance après un certain . Arrêt de la croissance après un certain

temps: à proximité de la colonie, épuisement temps: à proximité de la colonie, épuisement des éléments nutritifs, accumulation de des éléments nutritifs, accumulation de déchets déchets

149

IVIV-- Cinétique de la croissance microbienneCinétique de la croissance microbienneIV.1IV.1-- Croissance en milieu solideCroissance en milieu solide

Cas des moisissures: le mycéliumCas des moisissures: le mycélium

-- Croissance commence à partir d’un Croissance commence à partir d’un propagule (unité de propagation)propagule (unité de propagation)

-- Croissance par élongation et ramification Croissance par élongation et ramification des filaments des filaments

-- En milieu solide, le mycélium (thalle) En milieu solide, le mycélium (thalle) répond aux mêmes règles que la colonie répond aux mêmes règles que la colonie (taille, forme, couleur, etc.)(taille, forme, couleur, etc.)

-- Chez certaines espèces, le mycélium n’a pas Chez certaines espèces, le mycélium n’a pas de taille limite de taille limite

150

Mycéliums de moisissures Mycéliums de moisissures en milieu solideen milieu solide

Moisissure sur un fruit

151


IV.3IV.3-- Croissance dans les milieux complexesCroissance dans les milieux complexes

-- DiauxieDiauxie (Monod, 1942): (Monod, 1942): avec 2 sources de C avec 2 sources de C (ex.: glucose et lactose (ex.: glucose et lactose chez chez Escherichia coliEscherichia coli),),phase exponentielle phase exponentielle avec épaulement (palieravec épaulement (palier))

Log N

T

1

2 3

152



•• Explication de la Explication de la diauxiediauxie-- 11èreère hypothèse: présence de 2 types de bactéries: hypothèse: présence de 2 types de bactéries:

celles qui n’utilisent que le glucose, et celles qui celles qui n’utilisent que le glucose, et celles qui n’utilisent que le lactose; hypothèse faussen’utilisent que le lactose; hypothèse fausse

-- 22èmeème hypothèse: le glucose bloque la synthèse des hypothèse: le glucose bloque la synthèse des enzymes nécessaires à l’utilisation du lactose; enzymes nécessaires à l’utilisation du lactose; après épuisement du glucose (phase 1), utilisation après épuisement du glucose (phase 1), utilisation du lactose (phase 3); la phase 2 : phase stationnaire du lactose (phase 3); la phase 2 : phase stationnaire pour le glucose et phase de latence pour le lactosepour le glucose et phase de latence pour le lactose

153



•• La position du palier est fonction des La position du palier est fonction des proportions des 2 sucres: proportions des 2 sucres:

Glucose 75%

Lactose 25%Glucose 50%

Lactose 50%

Glucose 25%

Lactose 75%

154



•• Remarque: la Remarque: la diauxiediauxie n’est pas observée n’est pas observée avec toutes les sources de Carboneavec toutes les sources de Carbone

-- Avec glucose et sorbitol, Avec glucose et sorbitol, diauxiediauxie chez chez E. coliE. coliet et BacillusBacillus subtilissubtilis

-- Avec glucose et Avec glucose et rhamnoserhamnose, , diauxiediauxie chez chez E. E. colicoli , mais pas chez , mais pas chez B. B. subtilissubtilis

155



•• TriauxieTriauxie: avec 3 sources de Carbone: avec 3 sources de Carbone

Exemple: glucose, sorbitol et glycérol chez Exemple: glucose, sorbitol et glycérol chez E. E. colicoli..

156


IV.4IV.4-- Les cultures mixtesLes cultures mixtes

Plusieurs types d’interactions possibles:Plusieurs types d’interactions possibles:-- Antagonisme ou compétition: préjudice Antagonisme ou compétition: préjudice

mutuelmutuel-- SyntrophieSyntrophie: une espèce tire profit de la : une espèce tire profit de la

présence de l’autre (ex.: présence de l’autre (ex.: HaemophilusHaemophilusinfluenzaeinfluenzae avec avec StaphylococcusStaphylococcus aureusaureus))

-- Cross Cross feedingfeeding (alimentation croisée): profit (alimentation croisée): profit mutuel mutuel

157


IV.4IV.4-- Les cultures mixtesLes cultures mixtes

Paramécie seuleTetrahymena

pyriformis seuleLes 2 en culture mixte

1 semaine 1 semaine 1 semaine

Exemple d’antagonisme entre 2 micro-organismes

158




159

CHAPITRE VCHAPITRE V-- LE LE METABOLISME MICROBIENMETABOLISME MICROBIEN

•• V.1V.1-- Définitions, généralitésDéfinitions, généralités•• V.2V.2-- Le métabolisme énergétiqueLe métabolisme énergétique•• V.3V.3-- Réactions du catabolismeRéactions du catabolisme•• V.4V.4-- Réactions de l’anabolisme (cas des Réactions de l’anabolisme (cas des

protéines)protéines)•• V.5V.5-- Régulation du métabolisme Régulation du métabolisme

160

VV-- Le métabolisme microbienLe métabolisme microbienV.1V.1-- Définitions, généralitésDéfinitions, généralités

•• Définitions:Définitions:

-- Métabolisme: ensemble des réactions Métabolisme: ensemble des réactions biochimiques au niveau d’un organismebiochimiques au niveau d’un organisme

-- Catabolisme: ensemble des réactions de Catabolisme: ensemble des réactions de dégradationdégradation

-- Anabolisme: ensemble des réactions de synthèseAnabolisme: ensemble des réactions de synthèse

161


•• Interférences entre catabolisme et Interférences entre catabolisme et anabolisme:anabolisme:

-- Souvent, l’énergie pour les réactions de Souvent, l’énergie pour les réactions de synthèse provient des réactions du synthèse provient des réactions du catabolismecatabolisme

-- Les molécules simples provenant du Les molécules simples provenant du catabolisme entrent dans les réactions de catabolisme entrent dans les réactions de l’anabolisme: métabolites intermédiairesl’anabolisme: métabolites intermédiaires

162


•• Remarque: toutes les réactions du Remarque: toutes les réactions du métabolisme sont sous la dépendance métabolisme sont sous la dépendance d’enzymesd’enzymes

163

VV-- Le métabolisme microbienLe métabolisme microbien


protéines)protéines)•• V.5V.5-- Régulation du métabolismeRégulation du métabolisme

164


V.2V.2-- Le métabolisme énergétiqueLe métabolisme énergétique

V.2.1V.2.1-- Sources d’énergieSources d’énergieV.2.1.1V.2.1.1-- Cas des PhototrophesCas des PhototrophesV.2.1.2V.2.1.2-- Cas des Cas des ChimiotrophesChimiotrophes

-- ChimioChimio--organotrophesorganotrophes-- ChimioChimio--lithotropheslithotrophes

V.2.2V.2.2-- Stockage et utilisation de l’énergieStockage et utilisation de l’énergie

165

VV-- Le métabolisme microbienLe métabolisme microbienV.2V.2-- Le métabolisme énergétiqueLe métabolisme énergétique

V.2.1V.2.1-- Sources d’énergieSources d’énergie

V.2.1.1V.2.1.1-- Cas des PhototrophesCas des Phototrophes

Chez bactéries phototrophes, mécanisme très Chez bactéries phototrophes, mécanisme très voisin de celui des plantesvoisin de celui des plantes

166

ADP + P

Lumière

Chlorophylle

DPN

H2O

ATP O2

H+

CO2

(CH2O)n

e-

Plantes

Lumière

ChlorophyllineDPN

ADP + P

ATP

H2S

S

H+CO2

(CH2O)n

Bac. Photosynthétiques

e-

Schéma de la photosynthèse chez les plantes et les bactéries photosynthétiques

167

•• V.2.1.2V.2.1.2-- Cas des Cas des ChimiotrophesChimiotrophes-- Schéma généralSchéma général-- Types respiratoiresTypes respiratoires-- Cas de la respiration aérobieCas de la respiration aérobie-- Cas de la fermentation (au sens strict)Cas de la fermentation (au sens strict)-- Cas de la respiration anaérobieCas de la respiration anaérobie

VV-- Le métabolisme microbienLe métabolisme microbienV.2V.2-- Le métabolisme énergétique Le métabolisme énergétique


168

•• Schéma généralSchéma généralAHAH2 2 A + énergieA + énergie

B BHB BH22 + énergie+ énergieAHAH2 2 + B A + BH+ B A + BH22 + énergie+ énergieRéaction en plusieurs étapes:Réaction en plusieurs étapes:AHAH22 αα ββHH22 γγ BHBH22

A A ααHH2 2 ββ γγHH2 2 BB

-2H+ -2 e-

+ 2H+ + 2 e-

: Déshydrogénase ; αα , , ββ , etc.:coenzymes , etc.:coenzymes


V.2V.2-- Le métabolisme énergétiqueLe métabolisme énergétiqueV.2.1V.2.1-- Sources d’énergie Sources d’énergie

V.2.1.2V.2.1.2-- Cas des Cas des ChimiotrophesChimiotrophes

169



V.2.1.2V.2.1.2-- Cas des Cas des ChimiotrophesChimiotrophes (suite) (suite)

•• Les coenzymes les plus utilisés par microLes coenzymes les plus utilisés par micro--organismes:organismes:

-- DPN: DPN: DiphosphoDiphospho Pyridine NucléotidePyridine Nucléotide-- TPN: TPN: TriphosphoTriphospho Pyridine NucléotidePyridine Nucléotide-- FAD: Flavine Adénosine NucléotideFAD: Flavine Adénosine Nucléotide-- CytochromesCytochromes

170



V.2.1.2V.2.1.2-- Cas des Cas des ChimiotrophesChimiotrophes (suite)(suite)

•• Types respiratoires: selon nature de B, dernier Types respiratoires: selon nature de B, dernier accepteur d’Hydrogène:accepteur d’Hydrogène:

-- B = OB = O22: respiration aérobie: respiration aérobie-- B = OB = O22: fermentation (au sens large): fermentation (au sens large)

* B = composé organique: fermentation (sens * B = composé organique: fermentation (sens strict)strict)* B = composé inorganique: respiration * B = composé inorganique: respiration anaérobieanaérobie

171



Cas des ChimioCas des Chimio--organotrophesorganotrophes•• Cas de la respiration aérobie:Cas de la respiration aérobie:AHAH22 A + énergieA + énergie½ O½ O22 HH22O + énergieO + énergieAHAH22 + ½ O+ ½ O2 2 A + HA + H22O + énergieO + énergieChez les microChez les micro--organismes, se fait selon voie organismes, se fait selon voie

des cytochromes indirectsdes cytochromes indirectsAHAH22 DPN FADHDPN FADH22 CytoCyto. Cyt.Oxy.H. Cyt.Oxy.H2 2 OO22

A DPNHA DPNH2 2 FAD Cyto.HFAD Cyto.H22 CytCyt. . OxyOxy. H. H22O O

172



Cas des ChimioCas des Chimio--organotrophesorganotrophes (suite)(suite)•• Cas de la fermentation au sens strict:Cas de la fermentation au sens strict:-- B est un composé organiqueB est un composé organique-- Les réactions impliquées libèrent beaucoup Les réactions impliquées libèrent beaucoup

moins d’énergie que celles de la respiration:moins d’énergie que celles de la respiration:

C6H12O6 + 6 O2 6 CO2 + 6 H2O + 674 Kcal

C6H12O6 2 CH3CHOHCOOH + 22,4 Kcal

173



V.2.1.2V.2.1.2-- Cas des ChimioCas des Chimio--lithotropheslithotrophes

•• Cas de la respiration anaérobie:Cas de la respiration anaérobie:-- Accepteur final d’Hydrogène: composé Accepteur final d’Hydrogène: composé

inorganique très oxydé (nitrate, sulfate, inorganique très oxydé (nitrate, sulfate, carbonate, etc.)carbonate, etc.)

-- MicroMicro--organismes anaérobies strictsorganismes anaérobies stricts-- Ont des cytochromes spéciaux capables de fixer Ont des cytochromes spéciaux capables de fixer

l’Oxygène naissant obtenu par réduction de ces l’Oxygène naissant obtenu par réduction de ces composés très oxydés composés très oxydés

174

VV-- Le métabolisme microbienLe métabolisme microbienV.2V.2-- Le métabolisme énergétiqueLe métabolisme énergétique


-- Cellule siège de réactions Cellule siège de réactions exergoniquesexergoniques-- Cellule ne peut supporter forte élévation de Cellule ne peut supporter forte élévation de

température; très peu d’énergie se dégage sous température; très peu d’énergie se dégage sous forme de chaleurforme de chaleur

-- L’énergie est L’énergie est captée captée (liaisons chimiques riches en énergie)(liaisons chimiques riches en énergie)

-- L’énergie est L’énergie est stockéestockée (molécules riches en énergie: ATP)(molécules riches en énergie: ATP)

-- L’énergie est L’énergie est utilisée utilisée (ATP ADP + P + énergie)(ATP ADP + P + énergie)

175



Etape 1: énergie captéeEtape 1: énergie captéeLe type le plus connu de liaison chimique riche en énergie: Le type le plus connu de liaison chimique riche en énergie:

liaison phosphate (liaison phosphate (˜̃P); exemple:P); exemple:

CHCH33--CHCH--OH CHOH CH33--CC--OH + OH + 14 Kcal14 Kcal

CHCH33--CHCH˜̃OO--POPO33HH22 CHCH33--CC˜̃OO--POPO33HH22 + + 2 Kcal2 Kcal

OHOH

OO

- 2 H+

OHOH

OO

Energie captée dans la liaison: Energie captée dans la liaison: 12 Kcal12 Kcal

- 2 H+

176



Etape 2: énergie stockéeEtape 2: énergie stockée

énergie captée transférée sur une molécule énergie captée transférée sur une molécule d’ADP:d’ADP:

ADPADP+CH+CH33--CC˜̃OO--POPO33HH22 ADPADP˜̃OO--POPO33HH22+CH+CH33--CC--OHOH

(ATP)(ATP)

OO OO

177



Etape 3: énergie utiliséeEtape 3: énergie utilisée

•• Etape 3: énergie utiliséeEtape 3: énergie utiliséeEn cas de besoin,En cas de besoin,

ATP ADP + P + ATP ADP + P + 10 Kcal10 Kcal

Cette énergie va surtout servir à réaliser les Cette énergie va surtout servir à réaliser les synthèsessynthèses

178




179


V.3V.3-- Réactions du catabolismeRéactions du catabolisme

V.3.1V.3.1-- Catabolisme des glucidesCatabolisme des glucides

V.3.2V.3.2-- Catabolisme des protidesCatabolisme des protides

V.3.3V.3.3-- Catabolisme des lipidesCatabolisme des lipides

180

VV-- Le métabolisme microbienLe métabolisme microbienV.3V.3-- Réactions du catabolismeRéactions du catabolisme


V.3.1.1V.3.1.1-- HydrolyseHydrolyse

V.3.1.2V.3.1.2-- Catabolisme du glucoseCatabolisme du glucose* Cas de la respiration* Cas de la respiration* Cas de la fermentation* Cas de la fermentation

181



•• V.3.1.1V.3.1.1-- HydrolyseHydrolyse-- Concerne tous les glucides à partir des Concerne tous les glucides à partir des

diholosidesdiholosides-- Nécessite des enzymes spécifiques Nécessite des enzymes spécifiques

((glucidasesglucidases))* invertase pour saccharose* invertase pour saccharose* * ββ galactosidase pour lactosegalactosidase pour lactose* syst* systèème enzymatique pour glucides me enzymatique pour glucides

complexes (ex.: amidon)complexes (ex.: amidon)

182

Amidon

Maltose Dextrines

Glucose

α- amylase

amyloglucosidasemaltase

amyloglucosidase

Hydrolyse de l’amidon

183



•• V.3.1.2V.3.1.2-- Catabolisme du glucoseCatabolisme du glucose-- Cas de la respiration: dégradation aérobieCas de la respiration: dégradation aérobie��11èreère phase: glucose dégradé en acide phase: glucose dégradé en acide

pyruvique; diverses voies possibles:pyruvique; diverses voies possibles:* voie glycolytique: voie EMP* voie glycolytique: voie EMP* voie de * voie de WarbourgWarbourg –– ChristensenChristensen* cycle des pentoses: voie d’* cycle des pentoses: voie d’EntnerEntner --

DoudoroffDoudoroff

184

Glucose

Glucose 6-P

Fructose 6-P

Fructose 1-6 diP

Trioses - phosphates

Phosphorylation

Phosphorylation

ATP

ADP

ATP

ADP

O2H2O

ADP

ADP

ADP

ATP

ATP

ATP

Ac. Phospho -3- glycérique

Ac. Phospho-2 glycérique

Ac. Phospho-enol-pyruvique

Acide pyruvique

ATP

ADP

Cyto. Cyto.H2

FADH2 FAD

DPN DPNH2

Phosphorylation oxydative

Schéma de la voie glycolytique (voie EMP) de dégradation du glucose en acide pyruvique

185



��22èmeème phase: devenir de l’acide pyruviquephase: devenir de l’acide pyruvique2 transformations:2 transformations:1/ CH1/ CH33--COCO--COOHCOOH CHCH33--COCO-- ((acétylacétyl))2/ CH2/ CH33--COCO--COOH + COCOOH + CO22 acide oxaliqueacide oxalique

AcétylAcétyl + Coenzyme A+ Coenzyme A AcétylAcétyl--CoACoAAcétylAcétyl--CoACoA + acide oxalique+ acide oxalique Acide citriqueAcide citrique

CO2

186

Acétyl-CoA (C2)

+

Ac. Oxaloacétique (C4)

Ac. Citrique (C6)

Ac. α-cétoglutarique (C5) Ac. Succinique (C4)

Ac. Fumarique (C4)

Ac. Malique (C4)

Schéma du cycle de Krebs

187



•• Bilan final:Bilan final:

C6H12O6 + 6 O2 6 CO2 + 6 H2O + 38 ATP

188



•• Conséquences dans les aliments:Conséquences dans les aliments:-- Dépréciation nutritionnelle: perte de Dépréciation nutritionnelle: perte de

glucides (baisse de valeur calorique)glucides (baisse de valeur calorique)-- Acidification (très légère; HAcidification (très légère; H22COCO3 3 acide acide

faible)faible)-- Dégagement de chaleur (« hot spots »)Dégagement de chaleur (« hot spots »)-- Formation de COFormation de CO22

189



-- Cas de la fermentation (dégradation Cas de la fermentation (dégradation anaérobie du glucose)anaérobie du glucose)

��Première phase:Première phase:

Glucose dégradé en acide pyruvique quel Glucose dégradé en acide pyruvique quel que soit le microque soit le micro--organismeorganisme

190



��Deuxième phaseDeuxième phaseLe devenir de l’acide pyruvique dépend des Le devenir de l’acide pyruvique dépend des

micromicro--organismesorganismes* * Bactéries lactiquesBactéries lactiques

CHCH33COCOOHCOCOOH CHCH33CHOHCOOHCHOHCOOHacide pyruvique acide lactiqueacide pyruvique acide lactique

1: 1: lacticolactico--déshydrogénasedéshydrogénase

1

191



* * Levures:Levures:CHCH33COCOOH COCOOH CHCH33CHO CHO CHCH33CHCH22OHOHAcide pyruviqueAcide pyruvique acétaldéhydeacétaldéhyde éthanoléthanol

2: pyruvate2: pyruvate--décarboxylasedécarboxylase3: éthanol3: éthanol--déhydrogénasedéhydrogénase

2 3

192



•• ConséquencesConséquences-- Dépréciation nutritionnelle: perte de valeur Dépréciation nutritionnelle: perte de valeur

calorifiquecalorifique-- Modification prononcée du goût Modification prononcée du goût

(acidification)(acidification)-- Formation de produits secondaires de la Formation de produits secondaires de la

fermentationfermentation

193



•• V.3.2V.3.2-- Catabolisme des protidesCatabolisme des protidesV.3.2.1V.3.2.1-- Hydrolyse des protéinesHydrolyse des protéinesV.3.2.2V.3.2.2-- Dégradation des acides aminésDégradation des acides aminésV.3.2.3V.3.2.3-- ConséquencesConséquencesV.3.2.4V.3.2.4-- ApplicationsApplications

194



V.3.2.1V.3.2.1-- Hydrolyse des protéines:Hydrolyse des protéines:-- ProtéineProtéine Acides aminés libresAcides aminés libres-- Conduite par les microConduite par les micro--organismes organismes

protéolytiquesprotéolytiques-- Protéolyse incomplète donne des peptones: Protéolyse incomplète donne des peptones:

mélanges d’acides aminés et de peptides de mélanges d’acides aminés et de peptides de poids moléculaires variés poids moléculaires variés

Protéase

195



Penicillium Penicillium caseicolumcaseicolum

P. P. roquefortiroqueforti

PseudomonasPseudomonasAeromonasAeromonas

ProteusProteus

BacillusBacillusClostridiumClostridiumMicrococcusMicrococcus

MoisissuresMoisissuresBactéries à Bactéries à Gram négatifGram négatif

Bactéries à Bactéries à Gram positifGram positif

Quelques espèces et genres de micro-organismes protéolytiques

196

FromageCamembert

Penicillium caseicolum

197

Fromage Roquefort

Penicillium roqueforti

198



•• V.3.2.2V.3.2.2-- Dégradation des acides aminésDégradation des acides aminés-- Décarboxylation: transformation en Décarboxylation: transformation en aminesamines-- Désamination: libération d’ammoniac Désamination: libération d’ammoniac NHNH33

-- Décomposition des acides aminés soufrés: Décomposition des acides aminés soufrés: libération de libération de HH22SS

-- Décomposition du tryptophane: Décomposition du tryptophane: indole indole (aérobiose) ou (aérobiose) ou scatolscatol (anaérobiose) (anaérobiose)

199



•• V.3.2.3V.3.2.3-- Conséquences:Conséquences:-- De la protéolyseDe la protéolyse: digestibilité accrue, goûts : digestibilité accrue, goûts

et odeur (acides aminés aromatiques)et odeur (acides aminés aromatiques)-- De la dégradation des acides aminés:De la dégradation des acides aminés:

. Goût et odeur: ammoniac, amines volatiles . Goût et odeur: ammoniac, amines volatiles (ABVT), H(ABVT), H22S, etc.S, etc.. Alcalinisation: ammoniac, amines, etc.. Alcalinisation: ammoniac, amines, etc.. Toxicité: notamment amines (histamine) . Toxicité: notamment amines (histamine)

200



•• V.3.2.4V.3.2.4-- ApplicationsApplications-- Dans les aliments, protéolyse recherchée Dans les aliments, protéolyse recherchée

(saucisson crû, fromages) ou indésirable (saucisson crû, fromages) ou indésirable (poisson, viande, œufs)(poisson, viande, œufs)

-- MicroMicro--organismes protéolytiques cultivés pour organismes protéolytiques cultivés pour protéases (usages divers: fromagerie, détergents, protéases (usages divers: fromagerie, détergents, etc.)etc.)

-- Certaines protéases recherchées dans Certaines protéases recherchées dans l’ identification bactérienne (l’ identification bactérienne (gélatinasegélatinase pour pour ClostridiumClostridium))

201


V.3.3V.3.3-- Catabolisme des lipidesCatabolisme des lipides

•• V.3.3V.3.3-- Catabolisme des lipidesCatabolisme des lipidesV.3.3.1V.3.3.1-- HydrolyseHydrolyseV.3.3.2V.3.3.2-- Etapes ultérieuresEtapes ultérieuresV.3.3.3V.3.3.3-- ConséquencesConséquencesV.3.3.4V.3.3.4-- Applications Applications

202

VV-- Le métabolisme microbienLe métabolisme microbienV.3V.3-- Réactions du catabolismeRéactions du catabolismeV.3.3V.3.3-- Catabolisme des lipidesCatabolisme des lipides

•• V.3.3.1V.3.3.1-- HydrolyseHydrolyse

TriglycérideTriglycéride glycérol + 3 acides gras libresglycérol + 3 acides gras libreslipase

203


•• V.3.3.2V.3.3.2-- Etapes ultérieuresEtapes ultérieures

-- AG et glycérol peuvent rejoindre le métabolisme AG et glycérol peuvent rejoindre le métabolisme des glucides:des glucides:

. AG fragments . AG fragments dicarbonésdicarbonés AcétylAcétyl--CoACoA

. Glycérol . Glycérol acac. glycérique . glycérique acac. . phosphophospho--glycériqueglycérique

oxydation phosphorylation

204


•• Etapes ultérieures (suite)Etapes ultérieures (suite)-- Oxydation des AGOxydation des AG

. AG saturés à longue chaîne . AG saturés à longue chaîne (décarboxylation et oxydation): composés (décarboxylation et oxydation): composés cétoniques, dont des cétoniques, dont des méthylcétonesméthylcétones. AG insaturés (O. AG insaturés (O22 et et lipoxygénaselipoxygénase): ): composés oxydés (peroxydes, cétones, composés oxydés (peroxydes, cétones, aldéhydes, etc.); phénomène du aldéhydes, etc.); phénomène du suiffagesuiffage

205


Saturés

Courte chaîne C4 à C12 (volatils)

Longue chaîne

Composés cétoniques

+ H2O

- CO2

+ O2

Acides gras libres

Insaturés

Peroxydes Aldéhydes Cétones

Lipoxygénase + O2

Devenir des acides grasaprès leur libération

par hydrolyse deslipides

SUIFFAGE

206


•• V.3.3.3V.3.3.3-- Conséquences: Conséquences:

�� De la lipolyse: goût et odeur (AG à courte chaîne De la lipolyse: goût et odeur (AG à courte chaîne volatils: jusqu’à C12) volatils: jusqu’à C12)

RANCISSEMENT LIPOLYTIQUERANCISSEMENT LIPOLYTIQUE

�� De l’oxydation des AG: goût très fort des cétones De l’oxydation des AG: goût très fort des cétones (surtout (surtout méthylcétonesméthylcétones), et autres produits oxydés ), et autres produits oxydés

(aldéhydes, peroxydes) (aldéhydes, peroxydes) RANCISSEMENT OXYDATIFRANCISSEMENT OXYDATIF

207


•• V.3.3.3V.3.3.3-- ApplicationsApplications-- Lipolyse et rancissement oxydatif Lipolyse et rancissement oxydatif

recherchés (recherchés (smensmen, suif) ou indésirables , suif) ou indésirables (beurre frais, huiles végétales, etc.)(beurre frais, huiles végétales, etc.)

-- MicroMicro--organismes organismes lipolytiqueslipolytiques cultivés pour cultivés pour lipaseslipases

-- Lipases recherchées pour identification de Lipases recherchées pour identification de bactéries: bactéries: lécithinaselécithinase pour pour StaphylococcusStaphylococcusaureusaureus

208




209


V.4V.4-- Réactions de l’anabolismeRéactions de l’anabolisme

•• V.4V.4-- Réactions de l’anabolisme (cas des Réactions de l’anabolisme (cas des protéines)protéines)

V.4.1V.4.1-- Schéma généralSchéma généralV.4.2V.4.2-- Mécanisme de la synthèse des Mécanisme de la synthèse des

protéinesprotéinesV.4.3V.4.3-- Le code génétiqueLe code génétique

210

VV-- Le métabolisme microbienLe métabolisme microbienV.4V.4-- Réactions de l’anabolismeRéactions de l’anabolisme

V.4.1V.4.1-- Schéma généralSchéma général

•• V.4.1V.4.1-- Schéma généralSchéma général-- La structure d’une protéine est déterminée par La structure d’une protéine est déterminée par

un segment d’ADN (unité génique ou gène)un segment d’ADN (unité génique ou gène)-- Le gène sert de « moule » pour la synthèse d’un Le gène sert de « moule » pour la synthèse d’un

segment d’ARN grâce à l’ARN polymérase segment d’ARN grâce à l’ARN polymérase ((transcription:transcription: formation d’ARN messager formation d’ARN messager ARNmARNm))

211

Schéma de la

réplication des acides nucléiques

212



�� Schéma général (suite) Schéma général (suite) -- Les acides aminés sont activés puis fixés sur Les acides aminés sont activés puis fixés sur

les les ARNtARNt (ARN de transfert)(ARN de transfert)

-- Chaque Chaque ARNtARNt fixe un AA particulier; il est fixe un AA particulier; il est caractérisé à son extrémité par un triplet de caractérisé à son extrémité par un triplet de bases puriques et pyrimidiques: bases puriques et pyrimidiques: l’anticodonl’anticodon

213



•• Schéma général (suite)Schéma général (suite)-- Chaque Chaque ARNtARNt va chercher au niveau de va chercher au niveau de

l’l’ARNmARNm une structure complémentaire à une structure complémentaire à son anticodon: son anticodon: le codonle codon

-- Les AA fixés les uns aux autres selon une Les AA fixés les uns aux autres selon une séquence précise constituent la protéine: séquence précise constituent la protéine: c’est la c’est la traductiontraduction

214

Mécanisme de synthèse

des protéines

215


V.4.2V.4.2-- Mécanisme de la synthèse des protéinesMécanisme de la synthèse des protéines

•• V.4.2V.4.2-- Mécanisme de la synthèse des Mécanisme de la synthèse des protéinesprotéines

-- Activation des acides aminésActivation des acides aminés-- Fixation sur les Fixation sur les ARNtARNt-- Rôle de l’Rôle de l’ARNmARNm et des ribosomeset des ribosomes

216



•• Activation des acides aminésActivation des acides aminésConsiste en une fixation d’énergie sur l’AAConsiste en une fixation d’énergie sur l’AA

HH22NN--RR--CC--OH + ATP HOH + ATP H22NN--RR--CC--OO˜̃AMP + PPAMP + PP

L’AA est activé grâce à la liaison anhydride d’acide L’AA est activé grâce à la liaison anhydride d’acide riche en énergieriche en énergie

= =

O O

217



•• Fixation de l’Fixation de l’ARNtARNt

HH22NN--RR--CC--OO˜̃AMP+AMP+ARNtARNt HH22NN--RR--CC--OO˜̃ARNtARNt+AMP +AMP

O O

= =

218



•• Rôle de l’Rôle de l’ARNmARNm et des ribosomeset des ribosomes-- L’L’ARNtARNt se fixe sur le se fixe sur le site actifsite actif du ribosome: du ribosome:

complémentarité codon/anticodoncomplémentarité codon/anticodon-- L’L’ARNtARNt fixé place son AA dans le fixé place son AA dans le site peptidiquesite peptidique du du

ribosome; l’AA établit une liaison peptidique avec la ribosome; l’AA établit une liaison peptidique avec la chaîne peptidique déjà forméechaîne peptidique déjà formée

-- L’L’ARNtARNt est alors libéréest alors libéré-- Le ribosome parcourt tous les codons de l’Le ribosome parcourt tous les codons de l’ARNmARNm

(lecture complète du message génétique)(lecture complète du message génétique)

219


V.4.3V.4.3-- Le code génétiqueLe code génétique

•• V.4.3V.4.3-- Le code génétiqueLe code génétiqueUn gène donné aboutit toujours à la même Un gène donné aboutit toujours à la même

protéine; il y a nécessairement un code protéine; il y a nécessairement un code génétiquegénétique

-- HypothèsesHypothèses-- Les expériences de Les expériences de NirembergNiremberg-- Caractéristiques du code génétiqueCaractéristiques du code génétique

220



•• HypothèsesHypothèses-- 11èreère hypothèse:hypothèse: 1 base purique ou pyrimidique = 1AA: on 1 base purique ou pyrimidique = 1AA: on

n’aurait que 4 AA au maximum par protéinen’aurait que 4 AA au maximum par protéine-- 22èmeème hypothèse:hypothèse: 2 bases (1 doublet) = 1AA: on n’aurait 2 bases (1 doublet) = 1AA: on n’aurait

que 16 combinaisons possiblesque 16 combinaisons possibles-- 33èmeème hypothèse:hypothèse: 3 bases (1 triplet) = 1AA: 64 3 bases (1 triplet) = 1AA: 64

combinaisons possibles; hypothèse retenue, en combinaisons possibles; hypothèse retenue, en admettant que:admettant que:. Plusieurs triplets codent pour un même AA. Plusieurs triplets codent pour un même AA. Certains triplets ne codent pour aucun AA (codons . Certains triplets ne codent pour aucun AA (codons nonnon--sens) sens)

221



•• Expériences de Expériences de NirembergNiremberg::-- Synthèse d’Synthèse d’ARNmARNm artificielsartificiels-- Synthèse de protéines Synthèse de protéines in vitroin vitro avec ces avec ces ARNmARNm-- Avec un Avec un ARNmARNm ne contenant que l’Uracile (Polyne contenant que l’Uracile (Poly--

Uracile), protéine avec la Phénylalanine seule Uracile), protéine avec la Phénylalanine seule comme AA, donc UUU=Phénylalaninecomme AA, donc UUU=Phénylalanine

-- Exemples de codons (niveau ADN): GCT=Exemples de codons (niveau ADN): GCT=AlaAla; ; TGT=TGT=CysCys; ; TTT=TTT=PhePhe; GGT=; GGT=GlyGly; ; CTT=CTT=PhePhe; ; AAG=LysAAG=Lys

222



•• Caractéristiques du code génétique:Caractéristiques du code génétique:-- Doit être lu intégralement d’une extrémité à l’autreDoit être lu intégralement d’une extrémité à l’autre-- Universel : applications dans le génie génétique Universel : applications dans le génie génétique

(organismes transgéniques ou OGM)(organismes transgéniques ou OGM)-- Dégénéré: un même AA peut correspondre à 2 ou Dégénéré: un même AA peut correspondre à 2 ou

plusieurs codons différentsplusieurs codons différents-- Il existe des codons nonIl existe des codons non--sens (codons d’arrêt)sens (codons d’arrêt)

223

VV-- Le métabolisme microbienLe métabolisme microbienRemarqueRemarque

•• Interférences métaboliques; exemples:Interférences métaboliques; exemples:-- Entre métabolismes énergétique et biochimiqueEntre métabolismes énergétique et biochimique-- Catabolisme des lipides et celui des glucidesCatabolisme des lipides et celui des glucides-- Catabolisme des AA fonction de celui des glucides Catabolisme des AA fonction de celui des glucides

(ex.: tryptophane et saccharose) (ex.: tryptophane et saccharose) -- Réactions entre produits de métabolismes Réactions entre produits de métabolismes

différents (ex.: dans les fromages, réactions entre différents (ex.: dans les fromages, réactions entre NHNH44

++ et acides gras pour former des savons) et acides gras pour former des savons)

224




225


V.5V.5-- Régulation du métabolismeRégulation du métabolisme

•• V.5V.5-- Régulation du métabolismeRégulation du métabolismeV.5.1V.5.1-- Régulation physicoRégulation physico--chimiquechimiqueV.5.2V.5.2-- Régulation génétiqueRégulation génétique

-- Schéma généralSchéma général-- Régulation génétique par inductionRégulation génétique par induction-- Régulation génétique par répressionRégulation génétique par répression

226

VV-- Le métabolisme microbienLe métabolisme microbienV.5V.5-- Régulation du métabolismeRégulation du métabolisme

•• IntroductionIntroduction-- Les réactions qui se déroulent dans une Les réactions qui se déroulent dans une

cellule à un instant donné sont très peu cellule à un instant donné sont très peu nombreuses par rapport au nombre infini nombreuses par rapport au nombre infini d’informations génétiques que contient son d’informations génétiques que contient son ADNADN

-- Ceci est dû à des phénomènes de régulation:Ceci est dû à des phénomènes de régulation:. Physico. Physico--chimique chimique . Génétique . Génétique

227


V.5.1V.5.1-- Régulation physicoRégulation physico--chimiquechimique

•• V.5.1V.5.1--Régulation physicoRégulation physico--chimiquechimique

A B C D P A B C D P E2E1 E3 En

Blocage

Rétro-inhibition

Exemple: dans la synthèse de l’Isoleucine (Ile) à partir de laL-Thréonine, quand Ile atteint une certaine concentration,

elle bloque la thréonine-désaminase

228


V.5.2V.5.2-- régulation génétiquerégulation génétique

•• V.5.2V.5.2-- Régulation génétiqueRégulation génétique-- Schéma généralSchéma général

R O G1 G2 G3R O G1 G2 G3

OPERON

ADN

RépresseurE1 E2 E3

229



•• V.5.2V.5.2-- Régulation génétiqueRégulation génétique-- Induction (réactions de dégradation)Induction (réactions de dégradation)

OPERON

R O G1 G2 G3R O G1 G2 G3

Répresseur

actif

Inducteur

ADN

l’inducteur rend lerépresseur inactif

230



•• Exemple d’induction:Exemple d’induction:

Le lactose déclenche la synthèse de la Le lactose déclenche la synthèse de la ββ galactosidase et de la galactoside perméase galactosidase et de la galactoside perméase

chez chez E. coliE. coli en rendant le répresseur inactif; en rendant le répresseur inactif; il joue le rôle d’inducteur il joue le rôle d’inducteur

231



OPERON

R O G1 G2 G3R O G1 G2 G3ADN

Répresseur

inactifCo-répresseur

V.5.2- Régulation génétique

- Répression (réactions de synthèse)

le co-répresseur rend le répresseur actif

232



•• Exemple de répression:Exemple de répression:

Le tryptophane, en cas de présence d’une Le tryptophane, en cas de présence d’une concentration suffisante dans le milieu, concentration suffisante dans le milieu, bloque sa propre synthèse en rendant le bloque sa propre synthèse en rendant le répresseur actif: le tryptophane joue le rôle répresseur actif: le tryptophane joue le rôle de code co--répresseurrépresseur

233




234

CHAPITRE VICHAPITRE VI-- LES AGENTS LES AGENTS ANTIMICROBIENSANTIMICROBIENS

•• GénéralitésGénéralités•• VI.1VI.1-- Les agents antimicrobiens physiquesLes agents antimicrobiens physiques•• VI.2VI.2-- Les agents antimicrobiens chimiquesLes agents antimicrobiens chimiques•• VI.3VI.3-- Les agents antimicrobiens biologiques Les agents antimicrobiens biologiques

235

VIVI-- Les agents antimicrobiensLes agents antimicrobiens

•• GénéralitésGénéralités-- Agents antimicrobiens: agents de natures Agents antimicrobiens: agents de natures

diverses (physiques, chimiques ou biologiques) diverses (physiques, chimiques ou biologiques) pouvant exercer un effet inhibiteur ou pouvant exercer un effet inhibiteur ou destructeur (létal) sur les microbesdestructeur (létal) sur les microbes

-- Certains utilisés pour inhiber ou tuer les Certains utilisés pour inhiber ou tuer les microbes dans l’industrie (chaleur, radiations, microbes dans l’industrie (chaleur, radiations, conservateurs, produits de désinfection) conservateurs, produits de désinfection)

-- D’autres perturbent les fermentations D’autres perturbent les fermentations (antibiotiques, résidus de désinfectants, virus (antibiotiques, résidus de désinfectants, virus bactériophages) bactériophages)

236

VIVI-- Les agents antimicrobiens Les agents antimicrobiens VI.1VI.1-- Les agents antimicrobiens physiquesLes agents antimicrobiens physiques

VI.1.1VI.1.1-- Les radiationsLes radiationsVI.1.1.1VI.1.1.1-- GénéralitésGénéralitésVI.1.1.2VI.1.1.2-- Caractéristiques des radiations utiliséesCaractéristiques des radiations utiliséesVI.1.1.3VI.1.1.3-- Paramètres d’efficacitéParamètres d’efficacitéVI.1.1.4VI.1.1.4-- Applications dans l’agroApplications dans l’agro--alimentairealimentaire

VI.1.2VI.1.2-- La chaleurLa chaleurVI.1.2.1VI.1.2.1-- Facteurs d’efficacité des traitements Facteurs d’efficacité des traitements

thermiquesthermiquesVI.1.2.2VI.1.2.2-- Applications en Applications en AgroAgro--AlimentaireAlimentaire

237


VI.1.1VI.1.1-- Les radiationsLes radiations

-- Radiation: émission et propagation Radiation: émission et propagation d’énergie à travers l’espace ou à travers un d’énergie à travers l’espace ou à travers un matériaumatériau

-- Les Les λλ les plus courtes sont les plus actives les plus courtes sont les plus actives contre les microbes: microcontre les microbes: micro--ondes, ondes, ultraviolets, rayons X, rayons ultraviolets, rayons X, rayons γγ

-- Dans les IAA, surtout Dans les IAA, surtout radiations ionisantesradiations ionisantes((λλ 2000 2000 Ǻ Ǻ ouou moinsmoins): ): RayonsRayons αα, , ββ, , γγ, X et , X et cosmiquescosmiques

VII.1.1.1- Généralités

238



-- Unités de radiations:Unités de radiations:. Roentgen, . Roentgen, milliroentgenmilliroentgen. Curie (1 Curie = 1 Becquerel Bq). Curie (1 Curie = 1 Becquerel Bq). Rad, . Rad, KiloradKilorad ((kradkrad), ), mégaradmégarad ((MradMrad)). Gray (Gy), . Gray (Gy), kilograykilogray ((kGykGy)). Électron volt (. Électron volt (evev), méga électron volt (), méga électron volt (MevMev))

VI.1.1.1- Généralités (suite)

239

•• VI.1.1.2VI.1.1.2-- Caractéristiques des radiations Caractéristiques des radiations utiliséesutilisées

-- Lumière ultravioletteLumière ultraviolette-- Rayons BétaRayons Béta-- Rayons GammaRayons Gamma-- Rayons XRayons X-- MicroMicro--ondes ondes


VI.1VI.1-- Les agents antimicrobiens physiquesLes agents antimicrobiens physiquesVI.1.1VI.1.1-- Les radiationsLes radiations

240

Rayons X

Ray.γ

Rayons cosmiques

Ultra violet

InfrarougeOndes hertziennes

Pour radio communication

Rayons solaires

atteignant la Terre

Ultra violet Visible

Violet

Rouge

Vert

Bleu

Jaune

Orange

Infr

a ro

ugeBactéricide

Bronzage

Ant

irac

hitiq

ue

0,001 0,01 0,06 1,4 136 1000 4000 8000 1x106 4x106 1x1011 2x1012 5,5x1012 3x10

136 1000 2000 2800 3300 4000 8000

En Angstrom

En Angstrom

241

•• Lumière ultra violetteLumière ultra violette-- Agent microbicide puissant, non ionisantAgent microbicide puissant, non ionisant-- λλ les plus efficaces: autour de 260 nmles plus efficaces: autour de 260 nm-- Absorbée par les protéines et les acides nucléiques Absorbée par les protéines et les acides nucléiques

(mutations génétiques létales)(mutations génétiques létales)-- Peu pénétrante: efficacité limitée (surface des Peu pénétrante: efficacité limitée (surface des

aliments)aliments)-- Effets secondaires possibles: rancidité, Effets secondaires possibles: rancidité,

décoloration, production de petites quantités décoloration, production de petites quantités d’ozoned’ozone



242

•• Rayons Rayons ββ-- Courant d’électrons émis par des substances Courant d’électrons émis par des substances

radioactivesradioactives-- Rayons cathodiques similaires; mais Rayons cathodiques similaires; mais

produits par cathode à l’intérieur d’un tube produits par cathode à l’intérieur d’un tube sous videsous vide

-- Faible pouvoir pénétrantFaible pouvoir pénétrant



243

•• Rayons Rayons γγ: : -- Radiations électromagnétiques émises par des Radiations électromagnétiques émises par des

noyaux excités d’éléments comme le noyaux excités d’éléments comme le 6060Co et le Co et le 137137CsCs

-- Forme la moins coûteuse pour la préservation des Forme la moins coûteuse pour la préservation des aliments (sources: sousaliments (sources: sous--produits de la fission produits de la fission atomique ou produits atomiques de déchet)atomique ou produits atomiques de déchet)

-- Très bon pouvoir pénétrantTrès bon pouvoir pénétrant-- DemiDemi--vie du vie du 6060Co: 5 ans env.; Co: 5 ans env.; 137137Cs: 30 ans env. Cs: 30 ans env.



244

•• Rayons XRayons X

-- Produits par bombardement de cibles en Produits par bombardement de cibles en métaux lourds avec électrons à grande métaux lourds avec électrons à grande vitesse (rayons cathodiques) à l’intérieur vitesse (rayons cathodiques) à l’intérieur d’un tube sous vided’un tube sous vide



245

•• MicroMicro--ondesondes-- Provoquent une oscillation des molécules chargées Provoquent une oscillation des molécules chargées

asymétriquement, d’où des frictions intermoléculaires asymétriquement, d’où des frictions intermoléculaires qui se manifestent par une élévation de températurequi se manifestent par une élévation de température

-- Une fréquence de 915 mégacycles: 915 millions Une fréquence de 915 mégacycles: 915 millions d’oscillations moléculaires par seconde d’oscillations moléculaires par seconde

-- Applications: destruction de moisissures (dans le Applications: destruction de moisissures (dans le pain), stérilisation du vin, pasteurisation de la bièrepain), stérilisation du vin, pasteurisation de la bière

-- Limites: effet de surchauffe Limites: effet de surchauffe



246

•• VI.1.1.3VI.1.1.3-- Paramètres d’efficacité des Paramètres d’efficacité des radiationsradiations

-- Nature des microNature des micro--organismesorganismes-- Nombre des microNombre des micro--organismesorganismes-- Composition du milieu (aliment)Composition du milieu (aliment)-- Présence ou absence d’OxygènePrésence ou absence d’Oxygène-- État physique de l’alimentÉtat physique de l’aliment-- Âge des microÂge des micro--organismes organismes



247

•• Nature des microNature des micro--organismesorganismes-- Bactéries Gram + plus résistantes que Gram Bactéries Gram + plus résistantes que Gram --

-Sporulées plus résistantes que non sporulées

- Généralement, radiorésistance et thermorésistance parallèles

- Exceptions : résistance sans spores: Micrococcusradiodurans

Les plus sensibles: Pseudomonadales et Flavobactéries



248

•• Nature des microNature des micro--organismes (suite)organismes (suite)-- Généralement, microGénéralement, micro--organismes fongiques organismes fongiques

moins sensibles que bactéries Gram moins sensibles que bactéries Gram ––-- Levures plus résistantes que moisissuresLevures plus résistantes que moisissures-- Virus beaucoup plus résistants que BactériesVirus beaucoup plus résistants que Bactéries



249

•• Plus N est grand, moins le traitement est Plus N est grand, moins le traitement est efficaceefficace

•• Protéines: effet protecteurProtéines: effet protecteur•• Absence d’OAbsence d’O22 et présence de substances et présence de substances

réductrices rendent traitement plus difficileréductrices rendent traitement plus difficile•• Cellules sèches (ou congelées) plus Cellules sèches (ou congelées) plus

résistantes que cellules normales (radiolyse résistantes que cellules normales (radiolyse de l’eau) de l’eau)

•• Bactéries plus résistantes dans la phase de Bactéries plus résistantes dans la phase de latence que dans la phase exponentiellelatence que dans la phase exponentielle



250

•• VI.1.1.4VI.1.1.4-- Applications dans le domaine alimentaireApplications dans le domaine alimentaire

0,750,75--2,5 2,5 kGykGyAugmentation de la Augmentation de la

durée de viedurée de vie

RadurisationRadurisation

2,52,5--10 10 kGykGy« pasteurisation »« pasteurisation »RadicidationRadicidation

3030-- 40 40 kGykGy«« stérilité stérilité commercialecommerciale »»

RadappertisationRadappertisation

Autre application: stérilisation des emballages par les UV (laiterie)



251


VI.1.2VI.1.2-- La chaleurLa chaleur

•• VI.1.2.1VI.1.2.1-- GénéralitésGénéralités•• VI.1.2.2VI.1.2.2-- Facteurs d’efficacité des Facteurs d’efficacité des

traitements thermiquestraitements thermiques•• VI.1.2.3VI.1.2.3-- Applications en AgroApplications en Agro--alimentairealimentaire

252



•• VI.1.2.1VI.1.2.1-- GénéralitésGénéralités-- Agent de destruction universel des microbesAgent de destruction universel des microbes-- Détruit aussi les enzymesDétruit aussi les enzymes-- Agit surtout par dénaturation des protéines Agit surtout par dénaturation des protéines

(enzymes), mais aussi par destruction des (enzymes), mais aussi par destruction des lipides (membranaires), des vitamines, etc.lipides (membranaires), des vitamines, etc.

-- Limites: effets secondaires possibles sur Limites: effets secondaires possibles sur qualités organoleptique et nutritionnelle qualités organoleptique et nutritionnelle

253



•• VI.1.2.2VI.1.2.2-- Facteurs d’efficacité des Facteurs d’efficacité des traitements thermiquestraitements thermiques

-- Couple température/tempsCouple température/temps-- Nature du microbe viséNature du microbe visé-- Densité de population (charge microbienne Densité de population (charge microbienne

initiale de l’aliment)initiale de l’aliment)-- Composition du milieuComposition du milieu

254



•• Couple température/tempsCouple température/temps-- Barème du traitementBarème du traitement-- Dans certaines limites, même résultat si on Dans certaines limites, même résultat si on

fait varier temps et température dans des fait varier temps et température dans des sens opposéssens opposés

-- Pour des températures élevées et des temps Pour des températures élevées et des temps courts, grande efficacité contre les microbes courts, grande efficacité contre les microbes et préservation des propriétés nutritionnelles et préservation des propriétés nutritionnelles et organoleptiques et organoleptiques

255255255

•• Avantage du Avantage du traitement UHT: traitement UHT: préservation des préservation des propriétés propriétés nutritionnelles et nutritionnelles et organoleptiques organoleptiques du produit traité du produit traité

Tem

ps

Température

Stérilisation traditionnelle

Stérilisation UHT

Micro-organismes

Protéines, vitamines, etc.

256



•• Nature du microbe viséNature du microbe visé-- Bactéries sporulées particulièrement adaptées à Bactéries sporulées particulièrement adaptées à

la résistance à la chaleur: thermorésistantesla résistance à la chaleur: thermorésistantes-- MicroMicro--organismes thermosensibles:organismes thermosensibles:

. Bactéries à Gram négatif (. Bactéries à Gram négatif (EnterobacteriaceaeEnterobacteriaceae, , dont Coliformes et dont Coliformes et E. coliE. coli) ) . Levures et moisissures, sauf celles formant des . Levures et moisissures, sauf celles formant des chlamydosporeschlamydospores ou des zygospores (moins)ou des zygospores (moins)

-- Virus généralement détruits sans difficulté Virus généralement détruits sans difficulté (protéines)(protéines)

257

•• Densité de populationDensité de population

Log N

Temps

N2

N1

T1 T2

258



•• Composition du milieuComposition du milieu-- Richesse en eau (Richesse en eau (awaw): stérilisation sèche ): stérilisation sèche

(Four Pasteur) plus difficile que stérilisation (Four Pasteur) plus difficile que stérilisation humide (autoclave)humide (autoclave)

-- pH: acidité augmente efficacité (coagulation pH: acidité augmente efficacité (coagulation des protéines)des protéines)

-- Présence de protéines (effet protecteur) Présence de protéines (effet protecteur)

259



•• VI.1.2.3VI.1.2.3-- Applications en agroApplications en agro--alimentairealimentaire

-- StérilisationStérilisation-- PasteurisationPasteurisation-- ThermisationThermisation

260



•• StérilisationStérilisation-- On vise à détruire la totalité des microOn vise à détruire la totalité des micro--

organismes; théoriquement impossible: on organismes; théoriquement impossible: on minimise les risques de survivantsminimise les risques de survivants

-- StrérilisationStrérilisation en autoclave: appertisation des en autoclave: appertisation des conserves, stérilisation des pièces de conserves, stérilisation des pièces de charcuterie, etc.charcuterie, etc.

-- Stérilisation UHT (lait essentiellement)Stérilisation UHT (lait essentiellement)

261

•Soit No : Nombre initial de cellulesN1 : Nombre final de cellules

A une température donnée, t = D log N0N1

Par définition : D = t lorsque N1 = No10

D: temps de réduction décimale⇒Stérilisation totale impossible :

Pour que N1=0 il faudrait que t ∞∞∞∞

262



•• PasteurisationPasteurisation-- Objectif hygiénique: destruction des Objectif hygiénique: destruction des

pathogènes (lait, crème, etc.)pathogènes (lait, crème, etc.)-- Objectif commercial: éviter l’altération Objectif commercial: éviter l’altération

(vinaigre, bière)(vinaigre, bière)-- Exemple du lait:Exemple du lait:

. Pasteurisation basse: 63°C, 30 mn (LTLT). Pasteurisation basse: 63°C, 30 mn (LTLT)

. Pasteurisation haute: 75°C, 15 sec. (HTST). Pasteurisation haute: 75°C, 15 sec. (HTST)

. Autres barèmes: selon charge initiale du lait . Autres barèmes: selon charge initiale du lait àà traitertraiter

263



•• Comparaison produit pasteurisé/produit Comparaison produit pasteurisé/produit stériliséstérilisé

-- Conservation au froid nécessaire pour Conservation au froid nécessaire pour produit pasteurisé (lait) pas pour produit produit pasteurisé (lait) pas pour produit stériliséstérilisé

-- Durées de conservation plus longue pour Durées de conservation plus longue pour produit stérilisé, tant qu’on peut éviter la produit stérilisé, tant qu’on peut éviter la contaminationcontamination

-- En cas de contamination d’un produit En cas de contamination d’un produit stérilisé, risques élevés car pas de flore stérilisé, risques élevés car pas de flore spécifiquespécifique

264



•• ThermisationThermisation-- Traitement thermique léger, inférieur à la Traitement thermique léger, inférieur à la

pasteurisation appliqué à certains produits pasteurisation appliqué à certains produits (lait)(lait)

-- Réduit la flore initiale avant entreposage Réduit la flore initiale avant entreposage (exemple: lait reçu le soir thermisé pour (exemple: lait reçu le soir thermisé pour n’être transformé que le lendemain matin) n’être transformé que le lendemain matin)

265

VIVI-- Les agents antimicrobiens Les agents antimicrobiens VI.2VI.2-- Les agents antimicrobiens chimiquesLes agents antimicrobiens chimiques

VI.2.1VI.2.1-- GénéralitésGénéralitésVI.2.2VI.2.2-- Effets des agents antimicrobiens sur Effets des agents antimicrobiens sur

les cultures microbiennesles cultures microbiennesVI.2.3VI.2.3-- Mesure de l’activité antimicrobienneMesure de l’activité antimicrobienneVI.2.4VI.2.4-- Paramètres d’efficacité des agents Paramètres d’efficacité des agents

antimicrobiens chimiquesantimicrobiens chimiquesVI.2.5VI.2.5-- Différents usages des agents Différents usages des agents

antimicrobiens chimiquesantimicrobiens chimiques

266


•• VI.2.1VI.2.1-- GénéralitésGénéralités-- Agent peut être antibactérien, antifongique, antiviralAgent peut être antibactérien, antifongique, antiviral-- Un même agent peut agir sur plusieurs groupesUn même agent peut agir sur plusieurs groupes-- Effet létal: agent bactéricide, fongicide, virucide; Effet létal: agent bactéricide, fongicide, virucide;

germicide ou microbicide si action plus générale; germicide ou microbicide si action plus générale; l’effet létal peut être suivi de lyse cellulairel’effet létal peut être suivi de lyse cellulaire

-- Effet inhibiteur: agent bactériostatique ou Effet inhibiteur: agent bactériostatique ou fongistatiquefongistatique

-- Une substance peut avoir action létale ou inhibitrice Une substance peut avoir action létale ou inhibitrice sur un microbe selon la concentrationsur un microbe selon la concentration

267


VI.2.1VI.2.1-- GénéralitésGénéralités

•• Sélectivité de l’action antimicrobienne d’une Sélectivité de l’action antimicrobienne d’une substance:substance:

��Entre différentes espèces microbiennes: Entre différentes espèces microbiennes: notion de spectre d’activité (large spectre: notion de spectre d’activité (large spectre: substance peu sélective; spectre étroit: substance peu sélective; spectre étroit: substance très sélective)substance très sélective)

��Entre cellules microbiennes (sensibles) et Entre cellules microbiennes (sensibles) et cellules humaines ou animales(résistantes): cellules humaines ou animales(résistantes): substances chimiothérapiques substances chimiothérapiques

268

Log N Log N Log N

TempsTemps Temps

Cellules totales

Cellules vivantesAjout de la substance antimicrobienne

BACTERIOSTASE BACTERICIDIE BACTERIOLYSE

VI.2.2- Effets des agents antimicrobiens sur les cultures microbiennes


269

Cas d’inhibition partielle de croissance

Inhibition totale

Pas d’inhibition

Log N

Temps


VI.2.2VI.2.2-- Effets des agents antimicrobiens sur les cultures microbiennesEffets des agents antimicrobiens sur les cultures microbiennes

270

•• VI.2.3VI.2.3-- Mesure de l’activité antimicrobienneMesure de l’activité antimicrobienne-- VI.2.3.1VI.2.3.1-- Détermination de la CMI et de la CMD en Détermination de la CMI et de la CMD en

milieu liquidemilieu liquide-- VI.2.3.2VI.2.3.2-- Technique de diffusion en gélose (milieu Technique de diffusion en gélose (milieu

solide)solide). Antibiogramme. Antibiogramme. Recherche des antibiotiques dans le lait. Recherche des antibiotiques dans le lait. Recherche de l’effet conjugué de 2 substances. Recherche de l’effet conjugué de 2 substances

-- VI.2.3.3VI.2.3.3-- Autres méthodesAutres méthodes


271

C0 C1 C2 C3 C4 C5

Incubation Ensemencement

<CMI<

Incubation Repiquage

<CMD<

VI.2.3.1- Déterminationde la CMI etde la CMD

en milieu liquide

Pas de croissance

Croissance

272

VI.2.3.2- Technique de diffusion en gélose pourl’étude du pouvoir

antimicrobien des substances chimiques

Auréoles d’inhibition

Disques de cellulose imprégnés de

substance inhibitrice

C1 C2 C3

273

Antibiogramme

Auréole d’inhibition

274

Recherche des antibiotiques

dans le lait

Lait suspect

Disque de cellulose

Milieu gélosé ensemencé en surface

(Bacillusstearothermophilus)

Incubation: 45°C, 2 à 3h

Trans

fert

du d

isque

Auréole d’inhibition

275

Antibiotique A seul

AntagonismeSynergie

AdditionIndifférence

Antibiotique B seul

Associations de 2 substances antimicrobiennes (antibiotiques)

276

•• VI.2.3.3VI.2.3.3-- Autres méthodes; exemples:Autres méthodes; exemples:-- Détermination du poids sec des cellules Détermination du poids sec des cellules

microbiennes (pour inhibitions partielles)microbiennes (pour inhibitions partielles)-- Mesure de l’élongation Mesure de l’élongation

mycélienne (moisissures)mycélienne (moisissures)-- Suivi des courbes de Suivi des courbes de

croissancecroissance

Témoin sans

inhibiteur

Inhibition partielle

Inhibition totale

Détermination de l’effet d’une substance antifongique par mesure de l’élongation

mycélienne


277

•• VI.2.4VI.2.4-- Paramètres d’efficacité des agents Paramètres d’efficacité des agents antimicrobiens chimiquesantimicrobiens chimiques

-- Nature de la substanceNature de la substance-- Concentration de la substanceConcentration de la substance-- Durée de contact avec le microDurée de contact avec le micro--organismeorganisme-- Nature du microNature du micro--organismeorganisme-- Effectif de la population microbienneEffectif de la population microbienne-- État physiologique des cellulesÉtat physiologique des cellules-- pH du milieupH du milieu-- Composition du milieuComposition du milieu


278

•• Nature de la substanceNature de la substance-- Structure chimiqueStructure chimique-- Réactivité Réactivité -- SolubilitéSolubilité-- Etc.Etc.


VI.2.4VI.2.4-- Paramètres d’efficacité des agents antimicrobiens chimiquesParamètres d’efficacité des agents antimicrobiens chimiques

279

Log N

Temps

N0

C2

C1

Effet de la concentration sur l’efficacité des

substancesantimicrobiennes

(C1>C2)

VIVI-- Les agents antimicrobiens Les agents antimicrobiens VI.2VI.2-- Les agents antimicrobiens chimiquesLes agents antimicrobiens chimiquesVI.2.4VI.2.4-- Paramètres d’efficacité des agents Paramètres d’efficacité des agents


280

N0

N1

N2

T1 T2 T Temps

Log N

Effet de la durée de contact sur l’efficacité des

substances chimiques antimicrobiennes


VI.2VI.2-- Les agents antimicrobiens chimiquesLes agents antimicrobiens chimiquesVI.2.4VI.2.4-- Paramètres d’efficacité des agents Paramètres d’efficacité des agents


281

•• Nature du microNature du micro--organismeorganisme-- Bactéries, levures, moisissures et virus ne Bactéries, levures, moisissures et virus ne

sont pas forcément sensibles aux mêmes sont pas forcément sensibles aux mêmes agentsagents

-- Bactéries à Gram positif et bactéries à Gram Bactéries à Gram positif et bactéries à Gram négatif diffèrent dans leur sensibiliténégatif diffèrent dans leur sensibilité

-- Bactéries Bactéries sporulantessporulantes plus difficiles à plus difficiles à éliminer que les non éliminer que les non sporulantessporulantes; substances ; substances sporicidessporicides

VIVI-- Les agents antimicrobiens Les agents antimicrobiens VI.2VI.2-- Les agents antimicrobiens chimiques Les agents antimicrobiens chimiques


282

N0

N’0

Log N

Temps

Effet de la densité de la populationmicrobienne initiale sur

l’efficacité des substances chimiques

antimicrobiennes

t1 t2



283

•• État physiologique des cellulesÉtat physiologique des cellules-- Âge de la culture (ex.: pénicilline)Âge de la culture (ex.: pénicilline)-- Conditions nutritionnellesConditions nutritionnelles-- Stress physiologiqueStress physiologique



284

•• pH du milieu: acides seulement actifs sous forme indissociéepH du milieu: acides seulement actifs sous forme indissociée

4,874,87

88886,76,7

4,84,8

868666

4,24,2

60601,51,5

pKpK

Degré d’indissociation (%)Degré d’indissociation (%)

-- à pH 4,0à pH 4,0

-- à pH 6,0à pH 6,0

AcAc. . propionoquepropionoque

et et propionatespropionates

AcAc. . sorbiquesorbique et et sorbatessorbates

AcAc. benzoïque et . benzoïque et benzoatesbenzoates

Ac. Sorbique et sorbates: CH3CH=CHCH=CHCOO(H ou Na ou K)

Ac. Benzoïque et benzoates: C6H5COO(H ou Na ou K)

Aux pH entre 4,0 et 6,0 sorbates plus efficaces que benzoates



285

•• Composition du milieuComposition du milieu-- Protéines et autres substances organiques Protéines et autres substances organiques

réduisent l’efficacité désinfectante du Chloreréduisent l’efficacité désinfectante du Chlore-- Les ions CaLes ions Ca++++ et Mget Mg++++ réduisent celle de réduisent celle de

l’Iode (nécessité d’adoucir l’eau)l’Iode (nécessité d’adoucir l’eau)-- Présence d’autres substances Présence d’autres substances

antimicrobiennes: cas de synergie, antimicrobiennes: cas de synergie, d’addition ou d’antagonismed’addition ou d’antagonisme



286

•• VI.2.5VI.2.5-- Différents usages des agents Différents usages des agents antimicrobiens chimiques antimicrobiens chimiques

VI.2.5.1VI.2.5.1-- Désinfectants et antiseptiquesDésinfectants et antiseptiquesVI.2.5.2VI.2.5.2-- Agents chimiothérapiques Agents chimiothérapiques VI.2.5.3VI.2.5.3-- Conservateurs alimentairesConservateurs alimentaires


287

•• VI.2.5.1VI.2.5.1-- Désinfectants et antiseptiquesDésinfectants et antiseptiques�� DésinfectantsDésinfectants-- En médecine: stérilisation du matériel et produits En médecine: stérilisation du matériel et produits

sensibles à la chaleursensibles à la chaleur-- En industrie alimentaire et pharmaceutique: sols, En industrie alimentaire et pharmaceutique: sols,

murs, surfaces de travail, machines, tuyauteries, murs, surfaces de travail, machines, tuyauteries, -- Traitements des eaux: eaux de boisson, eaux de Traitements des eaux: eaux de boisson, eaux de

processprocess dans l’industrie, eaux usées avant rejet dans l’industrie, eaux usées avant rejet dans l’environnementdans l’environnement


VI.2.5VI.2.5-- Différents usages des agents antimicrobiens chimiquesDifférents usages des agents antimicrobiens chimiques

288

Exemples de désinfectantsExemples de désinfectants

Se combine avec SHSe combine avec SH

Précipite les protéinesPrécipite les protéines

Iodation de la tyrosineIodation de la tyrosine

Agent oxydantAgent oxydant

Agents oxydantsAgents oxydants

Dénaturent les protéinesDénaturent les protéines

Interagissent avec les Interagissent avec les phospholipidesphospholipides

Agent Agent alkylantalkylant

Agent oxydant Agent oxydant

Tables, solsTables, sols

Piscines (algicide), eauxPiscines (algicide), eaux

Instruments médicauxInstruments médicaux

EauxEaux

ÉquipemÉquipem. . industrindustr. alim.. alim.

SurfacesSurfaces

Instruments médicaux, Instruments médicaux, équipéquip. . industrindustr. alim.. alim.

MatérMatér. labo en plastique. labo en plastique

Eau potableEau potable

DichlorureDichlorure mercuriquemercurique

Sulfate de cuivreSulfate de cuivre

Iode (solution)Iode (solution)

Chlore (gaz)Chlore (gaz)

Composés chlorésComposés chlorés

Composés phénoliquesComposés phénoliques

Détergents cationiques Détergents cationiques (ammoniums quaternaires(ammoniums quaternaires

Oxyde d’éthylène (gaz)Oxyde d’éthylène (gaz)

OzoneOzone

Mode d’actionMode d’actionUtilisationUtilisationNatureNature

289

��AntiseptiquesAntiseptiques

-- Beaucoup utilisés sur la peau directementBeaucoup utilisés sur la peau directement-- Aussi dans les yeux, la bouche, le pharynxAussi dans les yeux, la bouche, le pharynx



290

Exemples d’antiseptiquesExemples d’antiseptiques

Se combine avec gr. SHSe combine avec gr. SH

Précipite les protéinesPrécipite les protéines

Iodation de la tyrosineIodation de la tyrosine

Dénature Dénature protprot., ., solubsolub. . liplip..

Détruit membrane Détruit membrane cellulairecellulaire

Interagissent avec Interagissent avec phospholipidesphospholipides

Agent oxydantAgent oxydant

PeauPeau

Yeux (nourrissons)Yeux (nourrissons)

PeauPeau

PeauPeau

Savons, lotions, Savons, lotions, déodorantsdéodorants

Savons, lotionsSavons, lotions

Peau Peau

OrganoOrgano--mercuriquesmercuriques

Nitrate d’argentNitrate d’argent

Iode (solution)Iode (solution)

Éthanol (70%)Éthanol (70%)

BisBis--phénolsphénols(hexachlorophène)(hexachlorophène)

Détergents cationiques Détergents cationiques (ammoniums quaternaires(ammoniums quaternaires

Peroxyde d’HydrogènePeroxyde d’Hydrogène

Mode d’emploiMode d’emploiUtilisationUtilisationNatureNature

291

•• VI.2.5.2VI.2.5.2-- Agents chimiothérapiquesAgents chimiothérapiques��AntimétabolitesAntimétabolites��AntibiotiquesAntibiotiques-- DéfinitionDéfinition-- Facteurs de sensibilité des bactériesFacteurs de sensibilité des bactéries-- Modes d’actionModes d’action-- Résistance des bactéries aux antibiotiquesRésistance des bactéries aux antibiotiques



292

�� AntimétabolitesAntimétabolites-- Analogues de structure avec métabolites essentiels Analogues de structure avec métabolites essentiels

ou facteurs de croissanceou facteurs de croissance-- Exemple :PAS (sulfamides) Exemple :PAS (sulfamides)

avec PAB; agissent en avec PAB; agissent en compétition avec PABcompétition avec PAB

-- Nombreux autres Nombreux autres antimétabolitesantimétabolites connusconnus

FC: facteur de croissanFC: facteur de croissancece

ME: métabolite essentielME: métabolite essentiel

55--bromobromo--uracileuracilethyminethymine55--fluorofluoro--uracileuracileUracileUracile

pp--fluorofluoro--phénylalaninephénylalanine

PhénylalaninePhénylalanine

AnalogueAnalogueFC ou MEFC ou ME



293

�� AntibiotiquesAntibiotiques-- DéfinitionDéfinitionSubstances chimiques produites par des microSubstances chimiques produites par des micro--

organismes et actives contre d’autres microorganismes et actives contre d’autres micro--organismes (essentiellement bactéries; mais on organismes (essentiellement bactéries; mais on parle parfois d’antibiotiques pour les parle parfois d’antibiotiques pour les antifongiques)antifongiques)

Peuvent être plus efficaces après transformation Peuvent être plus efficaces après transformation chimique: antibiotiques semichimique: antibiotiques semi--synthétiquessynthétiques

Certains peuvent être obtenus par voie chimique Certains peuvent être obtenus par voie chimique



294

��AntibiotiquesAntibiotiques-- Paramètres de sensibilité des bactériesParamètres de sensibilité des bactéries. Gram + généralement plus sensibles que . Gram + généralement plus sensibles que

Gram Gram ––. Certains n’agissent que sur Gram+, d’autres . Certains n’agissent que sur Gram+, d’autres

que sur Gramque sur Gram--. Âge des cultures (pénicilline agit seulement . Âge des cultures (pénicilline agit seulement

sur cellules en division)sur cellules en division). Densité cellulaire. Densité cellulaire



295

��AntibiotiquesAntibiotiques-- Modes d’actionModes d’action. Inhibition de synthèse de la paroi . Inhibition de synthèse de la paroi

(pénicilline, céphalosporine)(pénicilline, céphalosporine). Désorganisation de la membrane . Désorganisation de la membrane

cytoplasmique: cytoplasmique: PolymixinePolymixine BB. Inhibition de la transcription (. Inhibition de la transcription (rifamycinesrifamycines)). Inhibition de la traduction (chloramphénicol, . Inhibition de la traduction (chloramphénicol,

streptomycine, tétracycline)streptomycine, tétracycline)



296

��AntibiotiquesAntibiotiques-- Résistance des bactéries: déterminisme Résistance des bactéries: déterminisme

génétiquegénétique. Gène de structure: résistance à la pénicilline . Gène de structure: résistance à la pénicilline

de de StaphylococcusStaphylococcus aureusaureus; peut être perdue ; peut être perdue par mutation génétiquepar mutation génétique

. Plasmide: fréquente chez Gram . Plasmide: fréquente chez Gram --; plasmide ; plasmide transférable d’une cellule à une autre parfois transférable d’une cellule à une autre parfois d’espèce différente (d’espèce différente (RTfRTf: plasmide de : plasmide de polyrésistancepolyrésistance))



297

��AntibiotiquesAntibiotiques-- Résistance des bactéries: physiologieRésistance des bactéries: physiologiePlusieurs mécanismes possibles; exemples:Plusieurs mécanismes possibles; exemples:. Production d’une enzyme qui détruit . Production d’une enzyme qui détruit

l’antibiotique (pénicillinase ou l’antibiotique (pénicillinase ou ββ--lactamaselactamase, , enzyme inductible chez enzyme inductible chez S. aureusS. aureus))

. Modification de structure de la cible sensible . Modification de structure de la cible sensible à l’antibiotique (par mutation)à l’antibiotique (par mutation)



298

��AntibiotiquesAntibiotiques-- Exemple de problèmes posés par les Exemple de problèmes posés par les

antibiotiques dans les IAA: antibiotiques antibiotiques dans les IAA: antibiotiques dans le lait posant des problèmes de dans le lait posant des problèmes de fermentationfermentation



299

Pénicilline G, AmpicillinePénicilline G, Ampicilline

MéthicillineMéthicilline, , CephalotineCephalotine, , cephamycinecephamycine

PolymixinePolymixine BB

Nystatine, Nystatine, AmphotericineAmphotericine

ChloramphénicolChloramphénicol

StreptomyStreptomy.; .; tobramycinetobramycine

Tétracycline, Tétracycline, chloretetracchloretetrac..

ErythromycineErythromycine

LincomycineLincomycine, , ClindamycClindamyc..

CycloheximideCycloheximide

RifampineRifampine

SulfanilamideSulfanilamide

IsoniazideIsoniazide

Griséofulvine Griséofulvine

PénicillinesPénicillines

CéphalosporinesCéphalosporines

PolymixinesPolymixines

PolyènesPolyènes

NitroaromatiqueNitroaromatique

AminoglycosidesAminoglycosides

TétracyclinesTétracyclines

MacrolidesMacrolides

LincomycinesLincomycines

GlutarimideGlutarimide

RifamycinesRifamycines

SulfonamidesSulfonamides

PyridinePyridine

BenzofuraneBenzofurane

Paroi bactérienneParoi bactérienne

Membrane cellulaireMembrane cellulaire

--ProcaryotesProcaryotes

--EucaryotesEucaryotes

Synthèse de protéinesSynthèse de protéines

--ProcaryotesProcaryotes

--EucaryotesEucaryotes

Synthèse de l’ARNSynthèse de l’ARN

Analogues de fact. CroisAnalogues de fact. Crois..

InconnuInconnu

ExemplesExemplesType d’agentType d’agentCible cellulaireCible cellulaire

300

•• VI.2.5.3VI.2.5.3-- Agents chimiques conservateurs Agents chimiques conservateurs alimentairesalimentaires

-- GénéralitésGénéralités-- Critères de choixCritères de choix-- Substances GRASSubstances GRAS



301

•• Généralités: on distingueGénéralités: on distingue-- Agents antimicrobiens endogènes (propres à Agents antimicrobiens endogènes (propres à

l’aliment)l’aliment)-- Agents produits par fermentationAgents produits par fermentation-- Agents antimicrobiens ajoutés (additifs):Agents antimicrobiens ajoutés (additifs):

. Pour leur effet antimicrobien essentiellement. Pour leur effet antimicrobien essentiellement

. Dans un autre but; avec effet antimicrobien . Dans un autre but; avec effet antimicrobien accessoire (épices: aromatisants; acides gras: accessoire (épices: aromatisants; acides gras: émulsifiant; émulsifiant; ButylButyl HydroxyHydroxy AnisolAnisol & & ButylButyl HydroxyHydroxyToluène: antioxydants)Toluène: antioxydants)



302

•• Critères de choixCritères de choix-- Actif à très faible doseActif à très faible dose-- Non toxique pour le consommateurNon toxique pour le consommateur-- Sans effet indésirable sur propriétés Sans effet indésirable sur propriétés

organoleptiques de l’alimentorganoleptiques de l’aliment-- Sans interférence sur le processus Sans interférence sur le processus

technologiquetechnologique-- Sans effet sur la qualité nutritionnelleSans effet sur la qualité nutritionnelle-- Stable (ou instable?)Stable (ou instable?)-- Disponible et peu coûteux Disponible et peu coûteux



303

•• Substances GRAS (Substances GRAS (GenerallyGenerally RecognisedRecognised As As SafeSafe))

-- Liste dressée par FDA (Food & Drug Liste dressée par FDA (Food & Drug Administration)Administration)

-- Produits très scrupuleusement testés pour Produits très scrupuleusement testés pour leur toxicité ou leur cancérogenèse leur toxicité ou leur cancérogenèse éventuelleéventuelle



304304304

SubstancesSubstances Concentration autoriséeConcentration autorisée MicroMicro--organismes organismes

sensiblessensibles

Types d’aliments Types d’aliments concernésconcernés

Acide Acide propioniquepropionique, , propionatespropionates

0,32%0,32% MoisissuresMoisissures Pain, pâtisseries, Pain, pâtisseries, certains fromagescertains fromages

Acide Acide sorbiquesorbique, , sorbatessorbates

0,20%0,20% MoisissuresMoisissures Fromages, figues, Fromages, figues, pâtisseries, siropspâtisseries, sirops

Acide Acide benzoïque, benzoïque, benzoatesbenzoates

ParabensParabens

0,10%0,10%

0,10%0,10%

Levures et Levures et moisissuresmoisissures


Margarine, Margarine, cornichons, boissons cornichons, boissons

gazeuses, jus de gazeuses, jus de tomatetomate

Pain, pâtisseries, Pain, pâtisseries, boissons gazeusesboissons gazeuses

Liste des conservateurs antimicrobiens GRAS (USA)

305305305

SubstancesSubstances Concentration Concentration autoriséeautorisée

MicroMicro--organismes organismes

sensiblessensibles


SOSO22, sulfites, sulfites 200200--300 ppm300 ppm Insectes, microInsectes, micro--organismesorganismes

Fruits séchés, jus Fruits séchés, jus d’oranged’orange

Oxydes Oxydes d’éthylène et d’éthylène et de propylènede propylène

700 ppm700 ppm Levures et Levures et moisissures, versmoisissures, vers

ÉpicesÉpices

DiacétateDiacétate de de sodiumsodium

0,32%0,32% MoisissuresMoisissures PainPain

Liste des conservateurs antimicrobiens GRAS (USA)(suite)

306306306

SubstancesSubstances Concentration Concentration autoriséeautorisée

MicroMicro--organismes organismes

sensiblessensibles


Acide Acide déhydroacétiquedéhydroacétique

65 ppm65 ppm InsectesInsectes FraisesFraises

Nitrite de Nitrite de sodium*sodium*

120 ppm120 ppm ClostridiumClostridium Produits carnésProduits carnés

Acide capryliqueAcide caprylique

Formate Formate d’éthylèned’éthylène

--

1515--200 ppm200 ppm

Levures Levures


Emballage des Emballage des fromagesfromages

Fruits séchésFruits séchés

Liste des conservateurs antimicrobiens GRAS (USA)(suite)

* De plus en plus remplacé par la nisine

307

VIVI-- Les agents antimicrobiens Les agents antimicrobiens VI.3VI.3-- Les agents antimicrobiens biologiques: Les agents antimicrobiens biologiques:

les virus bactériophages (phages)les virus bactériophages (phages)

VI.3.1VI.3.1-- Diversité des phagesDiversité des phagesVI.3.2VI.3.2-- L’infection L’infection phagiquephagique

. L’infection lytique: les phages virulents (ex. . L’infection lytique: les phages virulents (ex. phage T4 dphage T4 d’Escherichia coli’Escherichia coli)). La lysogénie: les phages tempérés ou . La lysogénie: les phages tempérés ou prophagesprophages

VI.3.3VI.3.3-- Applications Applications

308

ARN ss dsMS2; Qβ Φ6

ADN ss ΦX174

fd; M13

ADN ds T3; T7 Lambda; T5

MuT2; T4

VII.3.1- Diversitédes phages

VIVI-- Les agents antimicrobiens Les agents antimicrobiens VI.3VI.3-- Les agents antimicrobiens biologiques: les virus bactériophagesLes agents antimicrobiens biologiques: les virus bactériophages

309

Particule virale

Chromosome bactérien

ADN phagique

Adsorption

Injection de l’ADN

INFECTIO

N LYTIQUE

LYSOGENIE

Réplication ADN viral

Synthèse capsides Assemblage virions

Lyse; libération de virions

INDUCTION

Intégration ADN viral dans

chromosome Cellule lysogène

Division cellulaire


VII.3.2- L’infectionphagique

310

•• L’infection lytiqueL’infection lytique: phages virulents (cas du phage : phages virulents (cas du phage T4 d’T4 d’E.coliE.coli))

-- Structure du phage T4: tête icosaédrique allongée Structure du phage T4: tête icosaédrique allongée par l’addition de faces supplémentaires par l’addition de faces supplémentaires d’hexamères; queue avec canal central entouré d’hexamères; queue avec canal central entouré d’une gaine contractile; queue rattachée à la tête d’une gaine contractile; queue rattachée à la tête par un collier et terminée par une plaque caudale par un collier et terminée par une plaque caudale munie d’épines et de fibres articuléesmunie d’épines et de fibres articulées25 types de protéines différentes 25 types de protéines différentes


VI.3.2VI.3.2-- L’infection L’infection phagiquephagique

311

312



•• Attachement du phage sur des sites Attachement du phage sur des sites spécifiques de fixation au niveau de la paroi: spécifiques de fixation au niveau de la paroi:

-- Sites communs à tous les individus d’une Sites communs à tous les individus d’une espèceespèce

-- Sites particuliers à certains individus Sites particuliers à certains individus appartenant à une même espèce bactérienneappartenant à une même espèce bactérienne

-- Notion de Notion de lysotypelysotype: ensemble d’individus : ensemble d’individus appartenant à une même espèce bactérienne appartenant à une même espèce bactérienne et sensibles aux mêmes phageset sensibles aux mêmes phages

313



•• Après fixation du phage, injection de l’ADN Après fixation du phage, injection de l’ADN selon mécanisme particulier rendu possible selon mécanisme particulier rendu possible grâce à la structure du virion (gaine grâce à la structure du virion (gaine contractile en particulier) et à une enzyme contractile en particulier) et à une enzyme qui dégrade le qui dégrade le mucocomplexemucocomplexe: le T4 : le T4 lysozymelysozyme

314

Attachement du phage T4d’Escherichia coli et

injection de l’ADN phagique

A

B

C

D

A: virion libre

B: Contact de la paroi par les fibres caudales

C: contact par les épines caudales

D: contraction da la gaine contractile et injection de l’ADN viral

315



-- Particularité de l’ADN Particularité de l’ADN phagiquephagique: la 5: la 5--hydroxymétylhydroxymétyl--cytosine remplace la cytosine, cytosine remplace la cytosine, le groupe le groupe hydroxylhydroxyl de cette molécule de cette molécule pouvant être pouvant être glycosyléglycosylé. Cet ADN . Cet ADN glycosyléglycosylérésiste aux résiste aux endonucléasesendonucléases de restriction de de restriction de la bactérie hôtela bactérie hôte

-- Plus de 160 gènes identifiés:Plus de 160 gènes identifiés:

316



-- Libération des virions grâce au T4 lysozymeLibération des virions grâce au T4 lysozyme-- Nombre total de virions formés (par Nombre total de virions formés (par

centaines) varie en fonction de la rapidité de centaines) varie en fonction de la rapidité de la lysela lyse

317



•• Phages tempérés: la lysogéniePhages tempérés: la lysogénie-- Pas de lyse: ADN viral incorporé à ADN Pas de lyse: ADN viral incorporé à ADN

bactérienbactérien-- Bactérie immunisée alors contre ce phageBactérie immunisée alors contre ce phage-- Virus présent dans bactérie seulement sous Virus présent dans bactérie seulement sous

forme d’ADN: forme d’ADN: prophageprophage ou provirusou provirus-- Se réplique avec ADN bactérien et se Se réplique avec ADN bactérien et se

transmet à la descendancetransmet à la descendance

318



•• Lysogénie (suite)Lysogénie (suite)-- ProphageProphage peut à tout moment devenir peut à tout moment devenir

virulent: la bactérie est dite lysogènevirulent: la bactérie est dite lysogène-- Lyse spontanée se fait à faible fréquenceLyse spontanée se fait à faible fréquence-- Fréquence peut être augmentée: c’est Fréquence peut être augmentée: c’est

l’inductionl’induction-- Facteurs inducteurs: UV, rayons X, etc.Facteurs inducteurs: UV, rayons X, etc.

319


VI.3.3VI.3.3-- ApplicationsApplications

-- Défauts de fermentation ans les IBF (Industries Défauts de fermentation ans les IBF (Industries de Biosynthèse et Fermentations) (ex.: industrie de Biosynthèse et Fermentations) (ex.: industrie laitière)laitière)Remèdes:Remèdes:. Désinfection régulière. Désinfection régulière. Rotation de souches de différents . Rotation de souches de différents lysotypeslysotypes

-- Lutte contre les bactéries indésirables dans les Lutte contre les bactéries indésirables dans les aliments à l’aide de phages spécifiquesaliments à l’aide de phages spécifiques

320


VI.3.3VI.3.3-- ApplicationsApplications

-- Dans la recherche et l’industrie, pour le Dans la recherche et l’industrie, pour le génie génétique:génie génétique:

. Attacher l’ADN étranger à l’ADN d’un . Attacher l’ADN étranger à l’ADN d’un phagephage

. . EncapsiderEncapsider l’ADN hybride ainsi formé: l’ADN hybride ainsi formé: virion avec ADN hybridevirion avec ADN hybride

. Infecter une bactérie lysogène pour le phage . Infecter une bactérie lysogène pour le phage en questionen question

321




322

CHAPITRE VIICHAPITRE VII-- IMMUNOLOGIE IMMUNOLOGIE SEROLOGIESEROLOGIE

•• GénéralitésGénéralités•• VII.1. Antigènes VII.1. Antigènes –– AnticorpsAnticorps•• VII.2VII.2-- Réactions Antigènes Réactions Antigènes –– AnticorpsAnticorps•• VII.3VII.3-- Différents antigènes microbiensDifférents antigènes microbiens•• VII.4VII.4-- Le Le sérotypagesérotypage•• VII.5VII.5-- Autres applications Autres applications

323

VIIVII-- Immunologie Immunologie –– SérologieSérologieGénéralitésGénéralités

•• Généralités:Généralités:-- ImmunologieImmunologie: science de l’immunité et des : science de l’immunité et des

réponses immunitairesréponses immunitaires-- L’immunité contre un corps étranger (L’immunité contre un corps étranger (antigèneantigène

Ag) fait intervenir des protéines spécifiques Ag) fait intervenir des protéines spécifiques ((anticorpsanticorps AcAc) ou des cellules spécifiques ) ou des cellules spécifiques ((Lymphocytes T activéesLymphocytes T activées))

-- Chaque Chaque AcAc réagit spécifiquement avec l’Ag réagit spécifiquement avec l’Ag correspondantcorrespondant

-- SérologieSérologie: étude des réactions Ag: étude des réactions Ag--AcAc in vitro in vitro

324

Différentes fractions du sang

avec les

différents types de lymphocytes

325

VIIVII-- Immunologie Immunologie –– SérologieSérologieVII.1VII.1-- Antigènes Antigènes –– AnticorpsAnticorps

•• VII.1VII.1-- Antigènes Antigènes –– AnticorpsAnticorpsVII.1.1VII.1.1-- AntigènesAntigènes

-- ImmunogèneImmunogène-- HaptènesHaptènes-- AntigènesAntigènes-- Déterminants antigéniquesDéterminants antigéniquesVII.1.2VII.1.2-- AnticorpsAnticorps-- Nature chimique et classesNature chimique et classes-- Sites de fixation de l’AgSites de fixation de l’Ag

326


VII.1.1VII.1.1-- AntigènesAntigènes

•• Immunogène:Immunogène:-- substance qui, administrée à un organisme substance qui, administrée à un organisme

animal par une voie appropriée, provoque animal par une voie appropriée, provoque une réponse immunitaire (synthèse une réponse immunitaire (synthèse d’anticorps ou activation de cellules T)d’anticorps ou activation de cellules T)

-- PM élevé: > 10000 (protéines, lipoprotéines, PM élevé: > 10000 (protéines, lipoprotéines, polysaccharides, acides nucléiques, acides polysaccharides, acides nucléiques, acides teichoïquesteichoïques) )

327



•• Haptène:Haptène:-- Substance de faible PM, capable de réagir Substance de faible PM, capable de réagir

spécifiquement avec un spécifiquement avec un AcAc, mais incapable , mais incapable de provoquer sa synthèsede provoquer sa synthèse

-- Exemples: sucres, acides aminés, petits Exemples: sucres, acides aminés, petits polymères, etc.polymères, etc.

-- Pour devenir immunogène, un haptène doit Pour devenir immunogène, un haptène doit être associé à une substance de PM élevé: être associé à une substance de PM élevé: adjuvant de l’immunité adjuvant de l’immunité

328



•• Antigènes:Antigènes:-- Substance immunogène (sens ancien) Substance immunogène (sens ancien) ouou-- Toute substance capable de réagir Toute substance capable de réagir

spécifiquement avec un spécifiquement avec un AcAc spécifique (sens spécifique (sens moderne)moderne)

Antigènes = Immunogènes + Haptènes

329



•• Déterminant antigénique ou Déterminant antigénique ou épitopeépitope-- Site antigénique sur la molécule d’immunogène Site antigénique sur la molécule d’immunogène

qui réagit spécifiquement avec l’qui réagit spécifiquement avec l’AcAc-- Un immunogène peut comporter plusieurs Un immunogène peut comporter plusieurs

déterminants antigéniques correspondant chacun déterminants antigéniques correspondant chacun à un à un AcAc différentdifférent

-- Un déterminant antigénique peut comprendre des Un déterminant antigénique peut comprendre des sucres, des acides organiques, des chaînes sucres, des acides organiques, des chaînes peptidiques (ex.: une région de 4 à 5 AA)peptidiques (ex.: une région de 4 à 5 AA)

330

331


VII.1.2VII.1.2-- AnticorpsAnticorps

•• AnticorpsAnticorps-- Protéines du sang: Gammaglobulines ou Protéines du sang: Gammaglobulines ou

Immunoglobulines Immunoglobulines IgIg-- 5 classes: 5 classes: IgGIgG; ; IgAIgA; ; IgMIgM; ; IgDIgD; ; IgEIgE

(propriétés physiques, chimiques et (propriétés physiques, chimiques et immunologiques différentes)immunologiques différentes)

-- IgGIgG 75% des 75% des AcAc; ; IgAIgA 1515--20%; 20%; IgMIgM 10%10%

332



•• StructureStructure-- L’L’IgGIgG: 2 chaînes peptidiques lourdes et 2 : 2 chaînes peptidiques lourdes et 2

chaînes légèreschaînes légères-- L’L’IgMIgM: pentamère constitué de 5 molécules : pentamère constitué de 5 molécules

protéiquesprotéiques-- Les autres Les autres IgIg ont des structures analogues à ont des structures analogues à

celle de l’celle de l’IgGIgG

333

NH2

NH2NH 2

NH 2

CO

OH

CO

OH

COOH

COOH

- S-S-- S-S-

- S-S-

- S-S-

-S-S

-

-S-S

-

-S-S

-

-S-S

--S

-S-

-S-S

-

-S-S

-

-S-S

-

Structure des Immunoglobulines G

334



•• Sites de réactionSites de réaction-- Les molécules d’Les molécules d’IgGIgG sont bivalentes: 2 sitessont bivalentes: 2 sites-- L’L’IgMIgM possède 10 sites de réactionpossède 10 sites de réaction-- Les autres Les autres IgIg ont 2 sitesont 2 sites-- Les sites sont spécifiques de la molécule Les sites sont spécifiques de la molécule

antigénique correspondanteantigénique correspondante-- Spécificité AgSpécificité Ag--AcAc de même type que celle de même type que celle

entre enzyme et substratentre enzyme et substrat

335



- S-S-

- S-S-

- S-S- - S-S-

Schéma de réaction Ac-IgG (2 sites)

336

VIIVII-- Immunologie Immunologie –– SérologieSérologieVII.2VII.2-- Réactions Antigènes Réactions Antigènes -- AnticorpsAnticorps

•• VII.2VII.2-- Réactions Antigène Réactions Antigène –– AnticorpsAnticorpsVII.2.1VII.2.1-- NeutralisationNeutralisationVII.2.2VII.2.2-- PrécipitationPrécipitationVII.2.3VII.2.3-- AgglutinationAgglutinationVII.2.4VII.2.4-- Anticorps fluorescentsAnticorps fluorescentsVII.2.5VII.2.5-- ELISA et RIAELISA et RIAVII.2.6VII.2.6-- Fixation du complémentFixation du complément

337


•• VII.2.1VII.2.1--NeutralisationNeutralisation-- La réaction AgLa réaction Ag--AcAc se traduit par la perte de se traduit par la perte de

l’activité spécifique de l’Ag (enzyme, toxine, l’activité spécifique de l’Ag (enzyme, toxine, protéines de surface des virus) :protéines de surface des virus) :

-- L’L’AcAc bloque le site toxique de la toxine, le bloque le site toxique de la toxine, le site actif de l’enzyme, ou rend le virus site actif de l’enzyme, ou rend le virus incapable de se fixer sur la cellule hôteincapable de se fixer sur la cellule hôte

-- L’L’AcAc spécifique d’une toxine est spécifique d’une toxine est l’antitoxinel’antitoxine-- Le sérum qui le contient est Le sérum qui le contient est l’antiséruml’antisérum

338


•• VII.2.2VII.2.2-- PrécipitationPrécipitation-- Les Les AcAc généralement bivalentsgénéralement bivalents-- Si Ag présente aussi plus d’un site de Si Ag présente aussi plus d’un site de

réaction, la réaction Agréaction, la réaction Ag--AcAc donne une donne une précipitationprécipitation

-- Précipitation surtout si quantités optimales Précipitation surtout si quantités optimales des 2 substances: équivalencedes 2 substances: équivalence

339

Y

Y

YY

Y

YY

Formation d’unPrécipité (équivalence)

Excès d’antigènePas de précipité

Excès d’anticorpsPas de précipité

Y Y

Y

Y

Y

Y

Y

YYY

Y

Y Formation du précipité Ag-Ac en fonction des proportions relatives

des deux molécules

340


Concentration

De l’antigène

Précipité

Equivalence

Excès d’AgExcès d’Ac

Formation de précipité Ag-Ac en fonction de la concentration en

antigène (la concentration en anticorps étant constante)

341


•• Application: réaction d’Application: réaction d’OuchterlounyOuchterlouny

Exemple: détection de fraudes (fromage dit de chèvre préparé avec mélange de laits de vache et de chèvre)

Sérum Anti-caséine de

chèvre


vache

EchantillonEchantillon


chèvre


vache

342

Réaction d’Ouchterlouny

343


•• VII.2.4VII.2.4-- Anticorps fluorescents (réaction Anticorps fluorescents (réaction d’immunofluorescence)d’immunofluorescence)

-- AcAc rendu fluorescent : rhodamine B ou rendu fluorescent : rhodamine B ou fluoresceinefluoresceine isothiocyanateisothiocyanate

-- Ces Ces AcAc fluorescents permettent de révéler les Ag fluorescents permettent de révéler les Ag auxquels ils se sont combinésauxquels ils se sont combinés

-- Application: identification rapide de microApplication: identification rapide de micro--organismes dans le milieu naturelorganismes dans le milieu naturel

Exemples: Exemples: ClostridiumClostridium septicumsepticum avec l’avec l’isocyanateisocyanate de de fluoresceinefluoresceine; ; Cl.Cl. chauveichauvei avec la rhodamine Bavec la rhodamine B

344

Y YY

Y

Bactérie

Antigène

Anticorps avec substance fluorescente

Anticorps fluorescent fixé sur la bactérie, la révélant spécifiquement

Anticorps fluorescent

345

Immunofluorescence sur Levure

346


•• VII.2.5VII.2.5-- ELISA et RIAELISA et RIA-- Méthodes très sensibles, permettant de Méthodes très sensibles, permettant de

détecter de faibles quantités de complexe détecter de faibles quantités de complexe AgAg--AcAc

-- ELISA (Enzyme ELISA (Enzyme LinkedLinked ImmunoImmuno SorbentSorbentAssayAssay): on attache sur l’): on attache sur l’AcAc une enzyme, puis une enzyme, puis on mesure l’activité enzymatique liée à l’on mesure l’activité enzymatique liée à l’AcAcen mesurant les produits de cette réaction en mesurant les produits de cette réaction (colorimétrie)(colorimétrie)

347

Y

Y

Y

Y

Y

Y

Y

YYY

S S S S

P P P P

Anticorps Ac

Antigène Ag ?

Ac secondaire avec enzyme

Substrat S ajouté; produit P coloré

mesuré

ELISA directe pour le dosage des antigènes (méthode sandwich)

Y

YY

Y

YY

Y

Y

YY

Y

Y

Anticorps Ac ?

Antigène Ag

Ac secondaire avec enzyme

Substrat S ajouté; produit P coloré

mesuré

ELISA indirecte pour le dosage des anticorps

dans un sérum

S S S S

P P P P

348


-- RIA (Radio RIA (Radio ImmunoImmuno AssayAssay)). On fixe sur l’anticorps un radio. On fixe sur l’anticorps un radio--isotopeisotope. On mesure la radioactivité du complexe Ag. On mesure la radioactivité du complexe Ag--AcAc forméformé

349


1 2 3 4

Y YY YYY YY Y Y

Insuline (Ag)

YAnticorps radioactif

Sujet A Sujet B Sujet C Sujet D

1 2 3 4

A

C

B &D

Y Y YY YY YY YY Y

350


•• VII.2.6VII.2.6-- Fixation du complémentFixation du complément-- Complément: ensemble d’enzymes du Complément: ensemble d’enzymes du

sérum sanguin, présent dans tous les sérum sanguin, présent dans tous les organismesorganismes

-- Provoque la mort des cellules (bactéries) ou Provoque la mort des cellules (bactéries) ou lyse (bactéries et globules rouges du sang)lyse (bactéries et globules rouges du sang)

-- Le complément est inactif chez les individus Le complément est inactif chez les individus non immunisés; il n’agit qu’en présence du non immunisés; il n’agit qu’en présence du complexe Agcomplexe Ag--AcAc. .

351

Y

YY

Y

Y

Y

Y

Y

Y

Y

Y

YY

Mélanger l’Ac et l’AgY ou

Ajouter le complément

Ajouter le système indicateur:Globules rouges (GR) de mouton +

Anticorps anti-globules rouges

Ag spécifique Ag différent

Compl. non fixéComplém. fixé

G.R. intacts G.R. lysés

Principe du test de fixation (ou de déviation) du complément

352

VIIVII-- Immunologie Immunologie –– SérologieSérologie

VII.3VII.3-- Différents antigènes microbiensDifférents antigènes microbiens

•• VII.3VII.3-- Différents antigènes microbiens Différents antigènes microbiens Introduction:Introduction:

-- Toutes les macromolécules des microToutes les macromolécules des micro--organismes sont immunogènesorganismes sont immunogènes

-- Mais seuls les Ag de surface peuvent Mais seuls les Ag de surface peuvent provoquer une réaction immunitaire provoquer une réaction immunitaire (contact avec les systèmes de défense de (contact avec les systèmes de défense de l’organisme humain ou animal)l’organisme humain ou animal)

353

VIIVII-- Immunologie Immunologie –– SérologieSérologie

VII.3VII.3-- Différents antigènes microbiensDifférents antigènes microbiens

-- VII.3.1VII.3.1-- Antigènes bactériensAntigènes bactériens-- Antigènes de paroiAntigènes de paroi

. Cas des bactéries à Gram positif. Cas des bactéries à Gram positif

. Cas des bactéries à Gram négatif. Cas des bactéries à Gram négatif-- Antigènes capsulairesAntigènes capsulaires-- Antigènes de flagelles Antigènes de flagelles -- VII.3.2VII.3.2-- Antigènes virauxAntigènes viraux

354

VIIVII-- Immunologie Immunologie –– SérologieSérologieVII.3VII.3-- Différents antigènes microbiensDifférents antigènes microbiens

VII.3.1VII.3.1-- Antigènes bactériensAntigènes bactériens

�� Antigènes de paroiAntigènes de paroi-- Cas des Gram positifsCas des Gram positifsSubstances antigéniques principalesSubstances antigéniques principales. Acides . Acides teichoïquesteichoïques: certains : certains coccicocci. Polysaccharides: . Polysaccharides:

. Streptocoques: antigène C distinguant les . Streptocoques: antigène C distinguant les groupes sérologiques de groupes sérologiques de LancefieldLancefield

. Pneumocoques, . Pneumocoques, CorynebacteriumCorynebacterium, , BacillusBacillusanthracisanthracis

. Protéines: Streptocoques du groupe A (protéines . Protéines: Streptocoques du groupe A (protéines M), M), StaphylococcusStaphylococcus aureus, aureus, CorynebacteriumCorynebacteriumdiphteriaediphteriae

Remarque: le mucocomplexe joue le rôle d’adjuvant de

l’immunité

355



�� Antigènes de paroi (suite)Antigènes de paroi (suite)-- Cas des Gram négatifs (ex.: Cas des Gram négatifs (ex.: EnterobacteriaceaeEnterobacteriaceae); );

Ag pariétal ou somatique O: polysaccharides avecAg pariétal ou somatique O: polysaccharides avec. . CoreCore basal: Ag commun à l’espèce, longue chaîne basal: Ag commun à l’espèce, longue chaîne d’d’heptosephosphatesheptosephosphates. Chaînes . Chaînes oligosidiquesoligosidiques (responsables de la (responsables de la spécificité antigénique de groupe): varient entre spécificité antigénique de groupe): varient entre elles par la nature et l’enchaînement des sucres et elles par la nature et l’enchaînement des sucres et le mode de liaison et la position le mode de liaison et la position anomériqueanomérique

356



•• Variation SVariation S--R chez les bactéries à Gram R chez les bactéries à Gram négatifnégatif

-- Forme S (Forme S (SmoothSmooth): suspension homogène ): suspension homogène en milieu liquide; colonies lisses et brillantesen milieu liquide; colonies lisses et brillantes

-- Forme R (Rough): agrégats en milieu Forme R (Rough): agrégats en milieu liquide; colonies ternes et rugueusesliquide; colonies ternes et rugueuses

. Explication: mutation génétique, touchant la . Explication: mutation génétique, touchant la structure antigénique profondément structure antigénique profondément modifiéemodifiée

357

��Antigènes de la sporeAntigènes de la spore-- Structure antigénique rappelant la Structure antigénique rappelant la

«mosaïque» du corps végétatif«mosaïque» du corps végétatif-- Présence d’Ag spécifiques communs aux Présence d’Ag spécifiques communs aux

spores d’une même espèce ou d’une même spores d’une même espèce ou d’une même souche souche



358

��Antigènes capsulairesAntigènes capsulaires-- Dus à la structure macromoléculaire de la Dus à la structure macromoléculaire de la

capsulecapsule-- Deux applications:Deux applications:. Réaction de . Réaction de NeufeldNeufeld ou ou

« gonflement de la capsule »« gonflement de la capsule ». Classification antigénique: . Classification antigénique:

ex. Pneumocoquesex. Pneumocoques

Remarques:

- Antigènes Vi, non capsulaires

- Les Ag capsulaires masquent les Ag pariétaux



359

�� Antigènes flagellaires HAntigènes flagellaires H-- La La flagellineflagelline est immunogène: Ag H (est immunogène: Ag H (HauchHauch))-- Structure antigénique peut changer par mutationStructure antigénique peut changer par mutation-- Ag H plus thermosensible (protéine) que Ag OAg H plus thermosensible (protéine) que Ag O-- Donne agglutination de type floconneux avec Donne agglutination de type floconneux avec AcAc-- Grande spécificité des Ag H; application dans Grande spécificité des Ag H; application dans

l’identification sérologique des bactéries; exemples:l’identification sérologique des bactéries; exemples:. Classification des Salmonelles par . Classification des Salmonelles par KauffmanKauffman et et WhiteWhite. Définition des . Définition des sérotypessérotypes dd’Escherichia coli’Escherichia coli OiHjOiHj



360

VII.3.2VII.3.2-- Antigènes de virusAntigènes de virus•• Virus nusVirus nus-- Capside (protéique): Capside (protéique):

siège antigéniquesiège antigénique-- Formée de capsomères Formée de capsomères

identiques ou très identiques ou très variés, d’où grande variés, d’où grande diversité antigéniquediversité antigénique

•• Virus enveloppésVirus enveloppés-- l’enveloppe est le siège l’enveloppe est le siège

antigénique antigénique (glycoprotéines dans la (glycoprotéines dans la double couche double couche lipidique) lipidique)

Remarque: fréquence élevée de mutations génétiques qui modifient la structure antigénique


VII.3.2VII.3.2-- Antigènes de virusAntigènes de virus

361

VIIVII-- Immunologie Immunologie –– SérologieSérologieVII.4VII.4-- Le Le sérotypagesérotypage

•• VII.4.1VII.4.1-- Généralités, définitionsGénéralités, définitions•• VII.4.2VII.4.2-- Détermination des Détermination des sérotypessérotypes

d’d’Escherichia coliEscherichia coli•• VII.4.3VII.4.3-- Détermination des groupes Détermination des groupes

sérologiques des Streptocoquessérologiques des Streptocoques

362

VII.4.1VII.4.1-- Généralités, définitionsGénéralités, définitionsSérotypageSérotypage: identification des bactéries en : identification des bactéries en

déterminant la nature de leurs Antigènes: déterminant la nature de leurs Antigènes: -- Ag communs à Ag communs à plusieurs espècesplusieurs espèces du même genre: du même genre:

groupes sérologiquesgroupes sérologiques (ex.: streptocoques)(ex.: streptocoques)-- Ag communs à Ag communs à toustous les individus d’une même les individus d’une même

espèceespèce-- Ag communs à Ag communs à des des individus donnés d’une même individus donnés d’une même

espèce: espèce: sérotypesérotype


363

•• VI.4.2VI.4.2-- Détermination des Détermination des sérotypessérotypes d’d’E. coliE. coli-- Cellules en culture pure, exposées à différents Cellules en culture pure, exposées à différents AcAc, ,

observer agglutinationobserver agglutination-- Sérums Sérums nonavalentsnonavalents, puis tri, puis tri--, puis monovalents, puis monovalents

AutoagglutinableAutoagglutinable (Rough)(Rough)

Souche Rough débutanteSouche Rough débutante

Dans l’eau physiologiqueDans l’eau physiologique

Dans plusieurs sérums, pas Dans plusieurs sérums, pas dans l’eau physiologiquedans l’eau physiologique

InagglutinableInagglutinableDouteuse ou inexistanteDouteuse ou inexistante

SérotypeSérotype correspondantcorrespondantDans un seul sérumDans un seul sérum

Résultat pour la soucheRésultat pour la soucheAgglutination Agglutination


364

•• VII.4.3VII.4.3-- Détermination des groupes sérologiques Détermination des groupes sérologiques des Streptocoquesdes Streptocoques

-- Chez les Streptocoques:Chez les Streptocoques:. Substance C spécifique de groupe sérologique . Substance C spécifique de groupe sérologique (haptène)(haptène)

. Substance M protéique spécifique de . Substance M protéique spécifique de sérotypesérotype

. D’autres substances immunogènes variées. D’autres substances immunogènes variéesPour la détermination du groupe sérologique, on doit Pour la détermination du groupe sérologique, on doit

déterminer la nature de la substance Cdéterminer la nature de la substance C


365

•• PrincipePrincipe-- Injecter des bactéries entières de groupe Injecter des bactéries entières de groupe

sérologique connu à des animauxsérologique connu à des animaux-- Récolter leur sérum contenant les Récolter leur sérum contenant les AcAc

correspondant à tous les Ag, y compris l’correspondant à tous les Ag, y compris l’AcAcantianti--CC

-- Extraire la substance C à partir de la souche Extraire la substance C à partir de la souche étudiée (groupe sérologique à déterminer)étudiée (groupe sérologique à déterminer)

-- Confronter l’extrait obtenu aux différents Confronter l’extrait obtenu aux différents sérums contenant les sérums contenant les AcAc en recherchant la en recherchant la réaction haptèneréaction haptène--AcAc


366

•• Extraction de l’haptèneExtraction de l’haptène-- Séparer les cellules de la culture Séparer les cellules de la culture

(centrifugation) et laver le culot(centrifugation) et laver le culot-- Extraire la substance C: solution Extraire la substance C: solution HClHCl N/5; N/5;

100°C 10100°C 10--12 mn12 mn-- Centrifuger pour éliminer les corps Centrifuger pour éliminer les corps

bactériensbactériens-- Neutraliser le surnageant: Neutraliser le surnageant: NaOHNaOH N/5N/5


367

•• Réalisation de la réaction HaptèneRéalisation de la réaction Haptène--AnticorpsAnticorps

-- Dans des pipettes Pasteur effilées, on Dans des pipettes Pasteur effilées, on introduit les antisérumsintroduit les antisérums

-- On ajoute doucement l’extrait de la On ajoute doucement l’extrait de la substance Csubstance C

-- S’il y a réaction haptèneS’il y a réaction haptène--AcAc, formation d’un , formation d’un anneau blanchâtre à l’interface entre les 2 anneau blanchâtre à l’interface entre les 2 liquides. liquides.


368

VII.5.1VII.5.1-- dans le domaine alimentairedans le domaine alimentaire-- Détection de certaines fraudes (fromages, Détection de certaines fraudes (fromages,

saucissons, etc.)saucissons, etc.)-- Contrôles hygiéniques (ex.: aflatoxine Contrôles hygiéniques (ex.: aflatoxine

ELISA)ELISA)

VIIVII-- Immunologie Immunologie –– SérologieSérologieVII.5VII.5-- Autres applicationsAutres applications

369

•• VII.5.2VII.5.2-- Dans le domaine médicalDans le domaine médical-- Immunisation passive: sérums anti Immunisation passive: sérums anti

spécifiques (spécifiques (immunsérumsimmunsérums))-- Immunisation active (vaccination): utilisation Immunisation active (vaccination): utilisation

d’antigènes pour provoquer l’immunisationd’antigènes pour provoquer l’immunisation-- Diagnostic sérologique de maladies Diagnostic sérologique de maladies

infectieusesinfectieuses-- Rejet de greffesRejet de greffes

VIIVII-- Immunologie Immunologie –– SérologieSérologieVII.5VII.5-- Autres applicationsAutres applications

370

Exemples de vaccins pour des maladies infectieuses humainesExemples de vaccins pour des maladies infectieuses humaines

Souche atténuéeSouche atténuéeSouche atténuéeSouche atténuéeSouche atténuéeSouche atténuéeSouche atténuéeSouche atténuéeSouche atténuée ou virus inactivéSouche atténuée ou virus inactivéVirus inactivé (homme); v. atténué (chien..)Virus inactivé (homme); v. atténué (chien..)Virus inactivéVirus inactivé

VarioleVarioleFièvre jauneFièvre jauneRougeoleRougeoleRubéole Rubéole PoliomyélitePoliomyéliteRageRageGrippeGrippe

ToxoïdeToxoïdeToxoïdeToxoïdeBactéries tuées (Bactéries tuées (Salmonella Salmonella typhityphi))Bactéries tuées (Bactéries tuées (S. S. paratyphiparatyphi))Bactéries tuées ou extraits cellulairesBactéries tuées ou extraits cellulairesSouche atténuée (Souche atténuée (MycobactMycobact. . tuberculosistuberculosis))Polysaccharide purifié (Polysaccharide purifié (NeisNeis. . meningitidismeningitidis))Polysaccharide purifié Polysaccharide purifié (Str. (Str. pneumoniaepneumoniae))

DiphtérieDiphtérie

TétanosTétanosFièvre typhoïdeFièvre typhoïdeFièvre paratyphoïdeFièvre paratyphoïdeCholéraCholéraTuberculoseTuberculoseMéningiteMéningitePneumoniePneumonie

Types de vaccins utilisésTypes de vaccins utilisésMaladiesMaladiesM

alad

ies

bact

érie

nnes

Mal

adie

s vi

rale

s

371

Exemples de méthodes immunologiques de diagnostic de maladies inExemples de méthodes immunologiques de diagnostic de maladies infectieusesfectieuses

Fixation du complémentFixation du complément

ImmunofluorescenceImmunofluorescence

ELISAELISA

Suspens. de virus infectieuxSuspens. de virus infectieux

Cellules du Cellules du nasopharynxnasopharynxcontenant le viruscontenant le virus

Virus humain HIVVirus humain HIV

Virus de la grippeVirus de la grippe

Virus du SIDAVirus du SIDA

Agglutination, Agglutination, bactéricidiebactéricidie(+ complément), ELISA(+ complément), ELISA

Agglutination, ELISAAgglutination, ELISA

Test cutanéTest cutané

Antigènes OAntigènes O

Antigène de paroiAntigène de paroi

Tuberculine (protéines Tuberculine (protéines partiellement purifiées)partiellement purifiées)

VibrioVibrio choleraecholerae

BrucellaBrucella

MycobacteriumMycobacterium tuberculosistuberculosis

Neutralisation d’hémolyseNeutralisation d’hémolyse

Neutralisation d’enzymeNeutralisation d’enzyme

Anticorps fluorescentAnticorps fluorescent

Agglutination, ELISAAgglutination, ELISA

StreptolysineStreptolysine O (exotoxine)O (exotoxine)

DNAseDNAse (protéine (protéine extracelextracel.).)

Cellules de Cellules de N. N. meningitidismeningitidis

Antigènes O et HAntigènes O et H

StreptococcusStreptococcus (Groupe A)(Groupe A)

NeisseriaNeisseria meningitidismeningitidis

SalmonellaSalmonella

Méthodes sérologiquesMéthodes sérologiquesAntigènesAntigènesAgents infectieuxAgents infectieux

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PHYSIOLOGIE ET ECOLOGIE MICROBIENNES · • III -Paramètres physico-chimiques de la croissance microbienne • IV-Cinétique de la croissance microbienne ... oawminimale et awoptimale