9.6 : Milieux utilisés pour la croissance bactérienne

Objectifs d'apprentissage

• Identifier et décrire les milieux de culture pour la croissance des bactéries, y compris des exemples de milieux polyvalents, de milieux enrichis, sélectifs, différentiels, définis et d'enrichissement

L'étude des microorganismes est grandement facilitée si nous sommes capables de les cultiver, c'est-à-dire de maintenir en vie des populations reproductrices dans des conditions de laboratoire. La culture de nombreux microorganismes est un défi en raison des exigences nutritionnelles et environnementales très spécifiques et de la diversité de ces exigences entre les différentes espèces.

Besoins nutritifs

Le nombre de milieux disponibles pour la croissance des bactéries est considérable. Certains milieux sont considérés comme des milieux polyvalents et favorisent la croissance d'une grande variété d'organismes. Le bouillon de soja tryptique (TSB) est un excellent exemple de milieu polyvalent. Des milieux spécialisés sont utilisés pour identifier les bactéries et sont complétés par des colorants, des indicateurs de pH ou des antibiotiques. L'un des types, les milieux enrichis, contient des facteurs de croissance, des vitamines et d'autres nutriments essentiels pour favoriser la croissance d'organismes exigeants, des organismes qui ne peuvent pas produire certains nutriments et qui ont besoin de les ajouter au milieu. Lorsque la composition chimique complète d'un milieu est connue, on parle de milieu chimiquement défini. Par exemple, dans un milieu EZ, tous les composants chimiques individuels sont identifiés et les quantités exactes de chacun sont connues. Dans les milieux complexes, qui contiennent des extraits et des digests de levures, de viande ou de plantes, la composition chimique précise du milieu n'est pas connue. Les quantités de composants individuels sont indéterminées et variables. Le bouillon nutritif, le bouillon de soja tryptique et l'infusion cerveau-cœur sont tous des exemples de milieux complexes.

Les milieux qui inhibent la croissance de microorganismes indésirables et favorisent la croissance de l'organisme d'intérêt en fournissant des nutriments et en réduisant la concurrence sont appelés milieux sélectifs. La gélose MacConkey est un exemple de milieu sélectif. Il contient des sels biliaires et du violet cristallin, qui interfèrent avec la croissance de nombreuses bactéries gram-positives et favorisent la croissance des bactéries gram-négatives, en particulier les entérobactériacées. Ces espèces sont communément appelées entériques, résident dans l'intestin et sont adaptées à la présence de sels biliaires. Les cultures d'enrichissement favorisent la croissance préférentielle d'un microorganisme souhaité qui représente une fraction des organismes présents dans un inoculum. Par exemple, si nous voulons isoler les bactéries qui dégradent le pétrole brut, les bactéries hydrocarbonoclastes, la sous-culture séquentielle dans un milieu qui fournit du carbone uniquement sous forme de pétrole brut enrichira les cultures en bactéries oléophobes. Les milieux différentiels permettent de distinguer facilement les colonies de différentes bactéries par une modification de la couleur des colonies ou de la couleur du milieu. Les changements de couleur sont le résultat de produits finaux créés par l'interaction d'enzymes bactériennes avec des substrats différentiels dans le milieu ou, dans le cas de réactions hémolytiques, par la lyse des globules rouges dans le milieu. Sur la figure\(\PageIndex{1}\) 1, la fermentation différentielle du lactose peut être observée sur de la gélose MacConkey. Les fermenteurs à lactose produisent de l'acide qui fait virer le milieu et les colonies de fermenteurs puissants d'un rose vif. Le milieu est complété par l'indicateur de pH rouge neutre, qui vire au rose vif à faible pH. Les milieux sélectifs et différentiels peuvent être combinés et jouent un rôle important dans l'identification des bactéries par des méthodes biochimiques.

Figure\(\PageIndex{1}\) : Sur cette plaque de gélose MacConkey, les colonies d'E. coli du fermenteur de lactose sont rose vif. Serratia marcescens, qui ne fermente pas le lactose, forme une rayure de couleur crème sur le milieu brun. (source : Société américaine de microbiologie)

Exercice\(\PageIndex{1}\)

1. Distinguer les milieux complexes et chimiquement définis.
2. Distinguer les milieux sélectifs et d'enrichissement

Lien vers l'apprentissage

Comparez les compositions du milieu EZ et de la gélose au sang de mouton.

Le pique-nique de fin d'année

Le département de microbiologie célèbre la fin de l'année scolaire en mai en organisant son traditionnel pique-nique sur le green. Les discours durent quelques heures, mais enfin, tous les professeurs et étudiants peuvent se pencher sur la nourriture : salade de poulet, tomates, oignons, salade et tarte à la crème anglaise. Le soir, tout le département, à l'exception de deux étudiants végétariens qui n'ont pas mangé de salade de poulet, est frappé de nausées, de vomissements, de nausées et de crampes abdominales. Plusieurs personnes se plaignent de diarrhée. Un patient présente des signes de choc (pression artérielle basse). Des échantillons de sang et de selles sont prélevés sur les patients et une analyse de tous les aliments servis au repas est effectuée.

Les bactéries peuvent provoquer une gastro-entérite (inflammation de l'estomac et du tractus intestinal) soit en colonisant et en se répliquant chez l'hôte, ce qui est considéré comme une infection, soit en sécrétant des toxines, ce qui est considéré comme une intoxication. Les signes et symptômes des infections sont généralement retardés, tandis que l'intoxication se manifeste en quelques heures, comme cela s'est produit après le pique-nique.

Les échantillons de sang prélevés sur les patients ne présentaient aucun signe d'infection bactérienne, ce qui suggère également qu'il s'agissait d'un cas d'intoxication. Comme l'intoxication est due à des toxines sécrétées, les bactéries ne sont généralement pas détectées dans les échantillons de sang ou de selles. Des plaques de gélose MacConkey et de gélose au sorbitol-MacConkey et des plaques de xylose-lysine-désoxycholate (XLD) ont été inoculées avec des échantillons de selles et n'ont révélé aucune colonie de couleur inhabituelle, et aucune colonie noire ou blanche n'a été observée sur XLD. Tous les fermenteurs de lactose de la gélose MacConkey fermentent également le sorbitol. Ces résultats ont exclu les agents courants responsables de maladies d'origine alimentaire : E. coli, Salmonella spp. et Shigella spp.

L'analyse de la salade de poulet a révélé un nombre anormal de cocci à Gram positif disposés en grappes (Figure\(\PageIndex{2}\)). Une culture de cocci à Gram positif libère des bulles lorsqu'elle est mélangée à du peroxyde d'hydrogène. La culture a fait jaunir la gélose au sel de mannitol après une incubation de 24 heures.

Tous les tests indiquent que Staphylococcus aureus est l'organisme qui a sécrété la toxine. Des échantillons prélevés dans la salade ont révélé la présence de cocci à Gram positif en grappes. Les colonies se sont révélées positives pour la catalase. Les bactéries se sont développées sur de la gélose au sel de mannitol fermentant le mannitol, comme le montre le changement de couleur jaune du milieu. L'indicateur de pH de la gélose au sel de mannitol est le rouge phénol, qui vire au jaune lorsque le milieu est acidifié par les produits de fermentation.

La toxine sécrétée par S. aureus est connue pour provoquer une gastro-entérite sévère. L'organisme a probablement été introduit dans la salade lors de la préparation par le manipulateur des aliments et s'est multiplié pendant que la salade était maintenue à la température ambiante chaude pendant les discours.

Exercice\(\PageIndex{2}\)

1. Quels autres facteurs auraient pu contribuer à la croissance rapide de S. aureus dans la salade de poulet ?
2. Pourquoi S. aureus ne serait-il pas inhibé par la présence de sel dans la salade de poulet ?

Figure\(\PageIndex{2}\) : Cocci à Gram positif en grappes. (source : Centres pour le contrôle et la prévention des maladies)

Concepts clés et résumé

• Les milieux chimiquement définis ne contiennent que des composants chimiquement connus.
• Les milieux sélectifs favorisent la croissance de certains microorganismes tout en inhibant d'autres.
• Les milieux enrichis contiennent des nutriments essentiels ajoutés dont un organisme spécifique a besoin pour se développer
• Les milieux différentiels permettent de distinguer les bactéries par la couleur des colonies ou par la modification du milieu.