les bactéries et arc et non pas à quelques exceptions près de cycles biologiques elles se reproduisent continuellement sous forme de cellules végétative temps que leur environnement est propice certaines bactéries peuvent spéculer mais seulement quand les conditions deviennent défavorable à la croissance pour comprendre les phénomènes de croissance bactérienne il faut d'abord s'intéresser aux modes de reproduction de ces cellules procaryotes c'est généralement une reproduction asexuée appelé ses six parité ou fission binaire au cours de laquelle une bactérie donne naissance à deux bactéries qui elle-même d'un essence chacune à deux bactéries ainsi quand on en semences une bactérie sur un milieu gélose et en boîte de pétri après incubation il se forme une colonie visible à l'oeil nu puisqu'elle renferme plusieurs millions de ces deux bactérienne sur le plan génétique cette population forme un clown karl est constituée d'individus génétiquement identique à la cellule mère dont ils descendent voyons de plus près la scissiparité bactérienne c'est un cycle cellulaire qui comprend les phases suivantes tout d'abord la bactérie augmente de volume et agrandi sa paroisse le chromosome y gros centres de la cellule et sa duplication démarre à l'origine de réplication c'est à dire que chaque brindas des haines et répliquer et deux chromosomes l'adn double brin sont ainsi formées chaque chromosome migrent vers une des extrémités de la bactérie une paroisse transversale appelé septum individualise chaque futur cellules filles de bactéries fils ont libéré chacune possédant un chromosome identique à celui de la bactérie mer chez certaines espèces les balles terrifie restent attachés et forment des pertes et rades chaînette palissade hama que l'on peut observer au microscope ce mode de groupement est un critère dans l'identification bactérienne au cours de la saisie par et il ya donc transmission verticale de gênes c'est à dire que ceux ci sont transmis de la cellule mère à sa descendance comme c'est le cas au cours de la mitose observé chez les eucaryotes notons que les micro-organismes procaryotes qui n'ont pas de reproduction sexuée peuvent cependant modifier rapidement leurs caractères génétiques grâce au transfert génétique qualifié de transmission horizontale de gênes étudions maintenant la croissance bactérienne la culture de bactéries dans un milieu se traduit par une augmentation du nombre de bactéries c'est à dire une augmentation de la taille de la population bactérienne on parle de croissance bactérienne le moyen le plus simple de faire une culture bactérienne et d'ensemencer un certain volume de milieux par des bactéries de l'incuber dans des conditions physico-chimiques adaptées aux températures agitation et c est de laisser ainsi la population s'accroître c'est le principe de la croissance en milieu non renouvelés ou culture discontinue ou encore culture en batch dans des conditions de culture donnée la croissance d'une population bactérienne peut être définie par deux paramètres gbr le temps de génération g qui peut être exprimé en minutes ou une heure et l'intervalle de temps entre deux divisions bactérienne c'est donc le temps nécessaire ou doublement d'une population par conséquent un temps de génération faible correspond à une vitesse élevée de multiplication si on connaît pour une souches microbiennes le nombre de divisions cellulaires haine qui ont lieu pendant une durée déterminée t alors on peut calculer son temps de génération qui est et galatée / l j'ai dépend de l'espèce microbienne et pour une même espèce by cros bienne dépend des conditions de culture c'est à dire de la nature du milieu de culture et des conditions d'incubation dans un milieu riche le temps de génération sera plus petit que dans un milieu de culture ordinaire ce tableau donne un titre de comparaison les temps de génération de plusieurs espèces bactériennes dans la nature la croissance est en plus lente les temps de génération seront bien plus élevés nous pouvons comparer les deux premières espèces cité geo bat cyrus était heureux thermophilus est une bactérie saprophytes pouvant contaminer les aliments et persister dans des conserves mal stérilisée sa température optimale de croissance est élevée puisqu'elle est de 60 degrés celsius son temps de génération est alors de moins de 9 minutes c'est à dire qu'ils doublent sa population en moins de neuf minutes et gérer chakouri quant à elle est une bactérie commensal de l'intestin de l'homme et de l'animal sa température optimale de croissance est de 37 degrés celsius sont dans deux générations est alors d'environ 20 minutes et gérer chaque colis double donc sa population en deux fois plus de temps que ne le faisaient au bacille us they are thermophilus on peut utiliser un autre paramètre pour étudier la croissance des micro-organismes et s'agit de son taux de croissance horaire qui est l'équivalent d'une vitesse de croissance le taux de croissance or air air qui peut être exprimé en or - 1 et le nombre de divisions ou deux générations que subit une population bactérienne par unité de temps par conséquent un taux de croissance élevé correspond à une vitesse élevée de multiplication air est égal à petit n sûreté et par conséquent le taux de croissance horaires et l' inverse du temps de génération reprenons les deux exemples de tout à l'heure géobase illus dr roux thermophilus à un temps de génération de 8,4 minutes ce qui correspond à un taux de croissance horaires de 0 12 minutes - 1 ou bien encore de 7,1 12h59 quant à escherichia coli sont tant de générations et de 21 minutes ce qui correspond à un taux de croissance horaires de 0 05 minutes - 1 ou encore de 2,9 heures - 1 on voit donc géo bath et l'ulster au terme aux cellules se divisent environ sept fois en une heure tandis que escherichia coli ne se divisent que trois fois mais comment peut-on modéliser la croissance bactérienne afin de déterminer précisément ces paramètres de croissance l'intérêt est de pouvoir prédire quantitativement l'évolution d'une population bactérienne est bien pour cela il faut établir l'expression mathématiques de la croissance bactérienne raisonnons tout d'abord sur la multiplication d'une bactérie au fil du temps à l'aide de cette simulation nous avons donc initialement une bactérie après une génération cette bactérie donne naissance à deux bactéries après deux générations étant donné que chaque bactérie se multiplient pour donner deux bactéries nous obtenons 4 bactéries après trois générations 8 bactéries nous constatons qu initialement nous avons de puissance 0 bactéries après une génération on obtient de puissance une bactérie après deux générations de puissance de bactéries après trois générations de puissance trois bactéries nous pourrons donc généralisée et dire qu'après n génération nous avons deux puissances n bactéries nous devons maintenant nous intéresser à une population de bactéries et non plus à une seule bactérie nous verrons plus tard que des bactéries cultivées en milieu liquide se multiplient de façon synchrone pendant la phase exponentielle de croissance nous allons donc résonné sur une population bactérienne en phase exponentielle de croissance afin d'établir la formule mathématique de la croissance soit est ni le nombre initial de bactéries dans le bouillon à l'instant t é pendant la phase exponentielle de croissance après une génération le nombre de bactéries est égale à deux fois et demi après deux générations ce nombre est égale à deux fois n de la précédente génération soit de puissance deux fois andy après trois générations on obtient de puissance 3 n é par conséquent après une génération le nombre de bactéries est égale à deux puissances n est ni par ailleurs nous savons que le taux de croissance horaires que nous avons vu tout à leur est égal à haisnes sûreté on peut encore écrire que petit n est égal à air flatté ainsi dans la première expression nous pouvons remplacer tit n par rt l'expression devient donc n est égale à deux puissances rt fois nle maintenant si nous prenons le log n'était rien de haine l'équation devient l'oc ii n est égal à air fois tu es fois loggué perriand de deux plus le loch n'était rien de n 10 pendant la phase exponentielle de croissance air et constant est maximale par conséquent airlock de 2 est également une constante elle est notée mu ou encore qxc muette appelé le taux de croissance n'est p rien ou encore la vitesse spécifique de croissance ce taux de croissance maximale pendant la phase exponentielle de croissance est souvent noté mme huot expo nous pouvons donc écrire maintenant que l'oc ii n est égale à 1000 watts et plus locke de angie elle représente la biomasse bactérienne elle peut être une concentration bactérienne obtenu par exemple après dénombrement en milieu gélose et elle peut aussi être la ténue ans de la culture au milieu liquide mesurer aux spectrophotomètre nous pouvons remarquer que cette équation est celle d'une droite avec y le log n'était rien de haine x le tenter ému représente la pente de cette droite ou encore son coefficient directeur par conséquent si on trace la courbe de croissance l'oc ii n en fonction du temps on obtiendra une droite pendant la phase exponentielle de croissance étant donné que cette phase est reproductible pour une bactérie données dans des conditions de culture donnée ceci nous permettra de déterminer le taux de croissance n'est période maximales de la bactérie notez mu expo expérimentalement on peut suivre la croissance des chez les chats colis dans un bouillon minimum glucose et à l'aide d'un spectrophotomètre réglé sur 600 anneaux m après ensemencement du bouillon on réalise des prélèvements à intervalles de temps réguliers sur lesquels on mesure là tellement ce à la longueur d'onde de 6 100 nanomètres puis l'on trace la courbe qui représente le login et paie rien de la ténue ans en fonction du temps afin de ligne arisée la phase exponentielle de croissance voici donc ce que l'on pourrait obtenir sur cette courbe on constate qu'on distingue cinq phases qui sont ici délimité par les lignes verticales durant la phase 1 on constate que l'atténuant ses constantes identique à la télé ans initial il n'y a donc pas de production cellulaire on appelle donc cette phase la phase de latence on peut donc écrire que pendant cette phase l'oc ii a est égal à loeb 2 à 0 mais le taux de croissance n'est pas rien nuls tandis que j'ai le temps de génération tend vers l'infini la phase de latence et une période d'adaptation des cellules à leur nouveau milieu pendant laquelle elles synthétisent les enzymes nécessaires pour métaboliser les substrats présent dans le milieu pour une souche bactérienne donné la durée de la phase de latence dépend de plusieurs facteurs elle dépend de l'âge des bactéries en semences et des bactéries jeune de quelques heures auront une phase de latence plus courte que des bactéries issues d'une vieille culture puisque ces dernières sont dans un état physiologique peu favorable elle dépend aussi de l'état biochimique des bactéries des bactéries cultiver préalablement dans un milieu de composition différente du milieu de production auront une longue phase de latence car l'adaptation enzymatique prendra du temps par exemple les gènes d'utilisation du lac d'eau sont inductibles c'est à dire qu'ils ne sont exprimés qu'en absence de glucose et en présence de lactose par conséquent afin de cultiver une bactérie dans un milieu lactose et il faudra en semences et le bioréacteur par une pré culture réalisée elle aussi en bouillon lactose et afin d'induire l'eau perron lactose elle dépend aussi de la concentration de riz local hommes initial c'est-à-dire la concentration de la suspension bactérienne introduite dans le bioréacteur plus cette concentration est élevée plus la phase de latence diminue car la concentration d'enzymes bactérienne sécrétée dans le milieu sera d'autant plus élevé c'est pourquoi on en semant souvent un bioréacteur par une culture de démarrage concentré en bactéries pour résumer si l'on souhaite diminuer cette phase de latence il faudra en ce moment c'est le bioréacteur par une pré culture concentré jeunes réalisée dans le même milieu que celui de la production pendant la phase 2 la ténue ans augmente ce qui montre que de la biomasse est produite cette phase correspond donc au démarrage la croissance et on l'appelle la phase d'accélération pendant cette phase l'ogre à augmente mais augmentent tandis que j'ai diminue en phase 3 la courbe est une boîte ceci nous montre qu'il y as proportionnalité entre le logarithme n'est rien de la ténue ans et le temps la croissance bactérienne et donc exponentielle et c'est pourquoi on parle de phases exponentielle de croissance ou encore de phases logarithmique pendant cette phase l'oc ii à augmente proportionnellement à tes murs et maximales tandis que j'ai est minimale la population bactérienne crois donc ici un taux de croissance ne perd rien constant et maximale que l'on note lui max cette phase correspond à un potentiel de multiplication et de synthèse cellulaire considérable pour les bactéries à taux de croissance élevé d'où leur utilisation en biotechnologie les métabolites primaire associés aux synthèses cellulaires sont généralement produit pendant cette phase la phase exponentielle de croissance est relativement courte de cinq acteurs pour les raisons que j'évoquerai tout à l'heure pour une souche bactérienne données dans des conditions de culture donnée la phase exponentielle de croissance et reproductibles précisément la pente de la courbe sera toujours la même c'est pourquoi on détermine et paramètres de croissance de la souche bactérienne pendant cette phase exponentielle de croissance et ils seront notés lui max et j'ai minimale un taux de un sens élevé correspond à une vitesse de croissance élevé si l'on dispose de l'équation de la droite mais max et la pente où le coefficient directeur de la droite on peut aussi calculer lui max en choisissant deux points sur la droite et en utilisant l'équation aux grandes heures suivantes mu max est égale à la variation du log 2a en phase exponentielle de croissance divisée par la variation du temps j'ai minimale et le temps nécessaire au doublement de la population pendant la phase exponentielle de croissance et sera exprimée en unité de temps un temps de génération élevé correspond à une vitesse de croissance faible gemini mal peut-être déterminé graphiquement grâce au raisonnement suivant le temps de génération minimale et le temps nécessaire pour multiplier par deux la ténue ans pendant la phase exponentielle de croissance c'est à dire que c'est le temps nécessaire pour passer d'une atténue ans à à une atténuant ce2a étant donné que leurs données est exprimé en langue de a à g minimale et le temps nécessaire pour passer de l'oc ii à à loeb de 2 ha soit pour passer de l'oc ii a à l'oeil de deux plus l'oc ii à ceci pendant la phase d'expansion de croissance pour déterminer gemini mal il suffit donc de choisir deux valeurs de l'oc ii à distante de l'ocs 2-2 puis d'extrapoler sur l'axé des abscisses j'ai minimale peut aussi être calculée à partir de la valeur de mu max en effet si nous reprenons l'expression de mu max en utilisant deux ordonné distante de l'oc ii 2 nous obtenons que mais max est égal à loeb de 2 sur gemin cette relation permet donc de calculer mu max à partir de la valeur de g et vice versa j'ai minimale est donc égale à log les périodes de 2 / wimax pendant la phase car on constate que la courbe s'infléchit ce qui signifie que la croissance bactérienne ralenti cette phase est donc appelée phase de ralentissement pendant cette phase l'oc ii à augmenter toujours mais moins vite mais diminuent tandis que j'ai augmente plusieurs phénomènes expliquent cette phase de ralentissement tout d'abord les nutriments du milieu et le dioxygène dans le cas d'un métabolisme oxydatif consommée par les bactéries disparaissent progressivement on dit que le milieu s'épuise en nutriments par ailleurs les déchets métaboliques libéré par les bactéries au cours du catabolisme s'accumulent dans le milieu et deviennent toxiques pour les bactéries elles mêmes notons que le catabolisme des glucides génère des acides qui diminue le ph du milieu tandis que le catabolisme azotés génère des bases qui augmente le ph du milieu de plus cette phase est aussi provoqué par des signes et aux régulateurs liés au surpeuplement bactérien ce phénomène a été nommé de couronnes 106 cette phase de ralentissement est courte si la bactérie consomment jusqu'à épuisement un seul nutriments limitant dans un milieu définit comme c'est le cas dans un milieu minimale en cause par exemple en revanche cette phase sera longue si la bactérie croix dans un milieu complexe dans lequel plusieurs nutriments peuvent devenir limitant en cascade comme c'est le cas dans un bouillon nutritive par exemple pendant la phase 5 lat et nuances demeurent constantes ce qui signifie que la biomasse a atteint sa densité maximale ceci ne signifie pas pour autant que la croissance a stoppé en fait pendant cette phase appelée phase stationnaire il ya autant de bactéries qui naissent que de bactéries qui meurt l'oc ii a est constant et maximales me diminue encore tandis que j'ai augmente encore les métabolites produits pendant cette phase comme des antibiotiques par exemple sont appelés métabolites secondaires c'est aussi la période de libération des endotoxines pariétal des bactéries gram - à la suite de leur lise pendant cette phase on pourra observer au microscope que la morphologie bactérienne change elles sont plus petites qu'en phase exponentielle car la division cellulaire continue après que la synthèse de la plupart des macromolécules est ralentie certaines bactéries même sport hull comme c'est le cas des genres pas si luce clostridium après la phase stationnaire ont conservé une phase dite de déclin avec une diminution du log de pas en raison d'une lise massive des bactéries due à l'action d'enzymes qu'elle sécrète c'est pourquoi on parle d'auto 10 nous pouvons faire plusieurs remarques si une culture en phase exponentielle et diluée dans un milieu 9 de même composition la croissance continuera de façon exponentielle c'est une culture en phase stationnaire et transférés dans un milieu ne on observera une phase de latence d'une durée qui dépend de la bactérie edit milieu considéré cette période fut plus haut correspond à des réajustements physiologique peuvent être très importants comme par exemple la germination dans le cas de bactéries ce pour hull et dans certains cas des bactéries survivante d'amorcer une nouvelle phase de multiplication à partir des éléments nutritifs libéré par les bactéries mortes elysées ce phénomène elle s'appelle la croissance critique