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La forme et les dimensions |  |
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Composition bactérienne | |
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Besoins nutritifs | |
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Reproduction | |
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Mode de croissance | |
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Mode respiratoire | |
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Les facteurs physico-chimiques | |
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Le phénomène de sporulation |
La forme et les dimensionsIl existe différentes formes de bactéries, chaque forme ayant une appellation particulière :
- les bactéries sphériques appelées coques, de 1 à 2 µm de diamètre
- les bactéries en forme de bâtonnets appelées bacilles de 1 à 10 µm
- les bactéries incurvées appelées vibrions
- les bactéries en forme de fuseau appelées fusiformes
- les bactéries spirilles.
Bactérie du sol observée au M.E.B
( voir "L'arbre de vie" )
Le rapport de la surface sur le volume est une caractéristique très intéressante des bactéries.
En effet, alors qu'un homme a une surface égale à environ 20 fois son volume, la surface de la bactérie est égale à 9 millions de fois son volume. Ce qui signifie que la surface externe de la bactérie est en contact très étroit avec son environnement (et donc avec les matières à dégrader).
En dépit de leur petite taille et grâce à leur surface proportionnellement très grande, les bactéries assument le plus grand rôle dans la dégradation de la matière organique.
Importance de la membrane : 1. Rôle d'interface
C'est à travers elle que vont se faire les échanges entre la bactérie et son environnement. Plus le renouvellement de la matière à la surface de la bactérie est important, plus les échanges sont augmentés et plus vite est consommée cette matière.
On obtient une accélération de la dégradation des matières polluantes.
2. Rôle structural
Elle confère la forme et la résistance mécanique à la bactérie. Elle lui permettra de résister aux conditions plus extrêmes : de force ionique, de pH...
Composition bactérienneLe principal composant est l'eau, elle représente environ 80% du poids de la bactérie.
L'analyse sur un poids sec donne les résultats suivants :
Carbone 50%
Azote 15%
Hydrogène 10%
Oxygène 20%
Phosphore 3%
Soufre
Mg++, Mn++, Zn++, Cr, Na+, K+... etc.
Besoins nutritifs
Les bactéries sont des organismes vivants, qui ont besoin de trouver dans leur environnement tous les éléments qui constituent
leur structure cellulaire, c'est-à-dire : C, H, O, N, P, S... C'est éléments se trouvent sous forme de molécules plus ou moins complexes : sucres , amidon, cellulose, protéines, matières grasses, hydrocarbures... Les bactéries se nourrissent donc de matières organiques.
Pour utiliser leur nourriture, les bactéries fabriquent des enzymes qui vont permettre la dégradation des macromolécules et leur transformation en molécules plus simples.
Il existe deux types d'enzymes :
- Celles excrétées en dehors de la cellule (enzymes exocellulaires) qui vont permettre de couper les grosses molécules en molécules plus petites capables de passer à travers la membrane bactérienne.
- Les enzymes endocellulaires qui restent à l'intérieur de la cellule, elles transforment les petites molécules pour les besoins nutritionnels et énergétiques de la bactérie.
ReproductionLes bactéries sont des organismes asexués, la reproduction se fait par division cellulaire. Une cellule (appelée cellule mère) va donner naissance à deux cellules identiques appelées cellules filles, qui à leur tour deviennent mères, etc...
On appelle cela un mode de reproduction binaire ou scissiparité.
Bactérie en phase de croissance prête à se diviser (SCISSIPARITE)
Dans des conditions optimales et pour certaines espèces, le temps que met une cellule mère pour donner deux cellules filles est de l'ordre de 20 minutes.
Pour d'autres espèces ou lorsque les conditions sont défavorables, le temps de division cellulaire pourra varier de quelques heures à plusieurs jours.
On voit tout de suite qu'avec ce mode et ce rythme de division cellulaire, une seule bactérie va donner naissance en 48 h à plusieurs milliards de bactéries.
Population de bactéries avec de nombreuses cellules en cours de division.
Dans un milieu favorable une population de bactéries double toutes les 20 minutes environ.
Division d'une bactérie (scissiparité ou croissance binaire).
Par divisions successives, les bactéries donnent naissance à une population de bactéries formant une colonie, chaque colonie est un clone.
Xo = nombre de bactéries au temps T = 0
X = nombre de bactéries au temps T = 48 h (= 2 880 minutes)
T ½ = temps de division cellulaire (T ½ = 20 minutes)
n = T / T ½ = 2880 / 20 = 144
X = 2Xon
X = 2144 = 2.2 1043 bactéries
Les bactéries colonisent rapidement un milieu, mais heureusement il existe toujours un facteur qui va limiter cette multiplication exponentielle.
En effet 2.2 1043 bactéries pèsent une masse supérieure à celle de la terre !
Mode de croissanceCe mode est de type exponentiel.
La figure suivante montre la courbe de croissance d'une culture bactérienne pure, en milieu non renouvelé.
(Très peu d'études ont été réalisées sur des cultures mixtes contenant plusieurs espèces bactériennes, car il se produit alors des réactions complexes difficiles à maîtriser).
1° Phase de latence : Accoutumance des bactéries à leur environnement, synthèse des premières enzymes.
2° Phase de croissance exponentielle : Les bactéries se reproduisent.
3° Phase stationnaire : Arrêt de la reproduction, les bactéries vivent sur leurs réserves.
4° Phase de déclin : Le nombre de bactéries diminue, elles se " mangent " entre-elles.
On observe un arrêt de la phase exponentielle de croissance qui est dû à la présence d'un facteur limitant.
D'une manière générale, ce facteur peut être :
- La disparition d'un composé essentiel à la nutrition bactérienne (C, N, P, etc.).
- Un mécanisme de régulation, souvent le produit final de la réaction, lorsqu'il atteint une certaine concentration est toxique pour les bactéries présentes.
- Un mécanisme de compétition entre les micro-organismes, une nouvelle population se développe à la place de la première.
- Des variations physico-chimiques du milieu : pH, température...
- La présence d'agents chimiques ou bactériostatiques (composés à base de chlore, de phénols, etc.).
Mode respiratoireSelon leur besoin en oxygène, on définit plusieurs classes de bactéries.
- les bactéries aérobies : elles ont besoin d'une teneur en O2 voisine de la pression partielle de l'O2 dans l'atmosphère normale (ppO2 = 0,2).
(un milieu avec une bonne turbulence, comme une rivière en eau vive, est très bien aéré).
- les bactéries aéroanaérobies facultatives : elles peuvent vivre indifféremment en présence ou en absence d'O2.
- les bactéries microaérophiles : elles ont besoin d'une faible teneur en oxygène pour se développer (ppO2 0,2).
- les bactéries anaérobies : l'oxygène leur est toxique. Elles se développent en milieu très réducteur, par exemple dans le fond des marécages, dans les eaux stagnantes, également dans le tube digestif des animaux.
L'anaérobiose est souvent créée là où il y a une croissance bactérienne qui permet d'épuiser l'oxygène.
Les facteurs physico-chimiques1. Besoin en eau
Un certain taux d'humidité est nécessaire pour permettre le développement bactérien. On retrouve dans la nature des bactéries partout où il y a de l'eau sous forme liquide.
2. La température
La plupart des bactéries se développe dans une gamme de température recouvrant 30 à 40°C.
On définit plusieurs classes de bactéries suivant la gamme de température dans laquelle elles se développent :
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Bactéries psychrophiles se développent jusqu'à une température inférieure à 20°C. | |
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Bactéries mésophiles se développent dans une gamme de température comprise entre 10° et 45°C. | |
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Bactéries thermophiles se développent à une température supérieure à 45°C. |
3. Le pH
La plupart des bactéries se développent lorsque le pH est compris entre 5.5 et 9. Il existe néanmoins des bactéries acidophiles se développant à des pH très bas, jusqu'à un pH = 1, et des bactéries alcalinophiles.
4. Les facteurs chimiques
De nombreux produits chimiques sont des agents toxiques pour les bactéries.
Ils peuvent agir de différentes manières :
- Soit ils arrêtent la croissance des bactéries mais ne les tuent pas, ils sont appelés bactériostatiques.
- Soit ils détruisent les cellules bactériennes, ce sont des agents bactéricides.
Les produits chimiques à base de chlore, de phénols, de métaux lourds, les détergents sont des agents potentiellement bactéricides ou bactériostatiques, selon la dose à laquelle ils sont employés.
Le phénomène de sporulationLorsque les conditions extérieures leur deviennent défavorables, certaines espèces bactériennes ont la possibilité de former une spore. La spore est une structure de résistance. Il n'y a plus d'échange avec le milieu extérieur, la bactérie ne se nourrit plus et stoppe toute activité.
La bactérie peut résister ainsi :
- à une pénurie de nourriture,
- à une élévation importante du pH, de la température,
- à une dessiccation,
- aux désinfectants,
- etc.
Quand le milieu redevient favorable la bactérie reprend sa forme végétative.
N.B. : Cette capacité à sporuler, présente un intérêt pour la préparation de bactéries en milieu liquide.
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