9.E : Croissance microbienne (exercices)

9.1 : Comment se développent les microbes

Le cycle cellulaire bactérien implique la formation de nouvelles cellules par la réplication de l'ADN et la division des composants cellulaires en deux cellules filles. Chez les procaryotes, la reproduction est toujours asexuée, bien qu'une recombinaison génétique importante sous forme de transfert horizontal de gènes ait lieu, comme cela sera exploré dans un autre chapitre. La plupart des bactéries possèdent un seul chromosome circulaire, mais il existe quelques exceptions.

Choix multiples

Laquelle des méthodes suivantes serait utilisée pour mesurer la concentration de contamination bactérienne dans le beurre d'arachide transformé ?

1. mesure de turbidité
2. nombre total de plaques
3. mesure du poids sec
4. comptage direct des bactéries sur une lame étalonnée au microscope

Réponse

B

Dans quelle phase vous attendriez-vous à observer le plus d'endospores dans une culture de cellules de Bacillus ?

1. phase de mort
2. phase de latence
3. phase de journalisation
4. les phases logarithmique, latente et mortelle comporteraient à peu près le même nombre d'endospores.

Réponse

UN

Pendant quelle phase la pénicilline, un antibiotique qui inhibe la synthèse des parois cellulaires, serait-elle la plus efficace ?

1. phase de mort
2. phase de latence
3. phase de journalisation
4. phase stationnaire

Réponse

C

Lequel des énoncés suivants est la meilleure définition de la durée d'une génération chez une bactérie ?

1. le temps nécessaire pour atteindre la phase de journalisation
2. le temps nécessaire pour qu'une population de cellules double
3. le temps nécessaire pour atteindre la phase stationnaire
4. la durée de la phase exponentielle

Réponse

B

Quelle est la fonction de l'anneau Z dans la fission binaire ?

1. Il contrôle la réplication de l'ADN.
2. Il forme un anneau contractile au niveau du septum.
3. Il sépare les molécules d'ADN nouvellement synthétisées.
4. Il intervient dans l'ajout de nouvelles sous-unités de peptidoglycane.

Réponse

B

Si une culture commence avec 50 cellules, combien de cellules seront présentes après cinq générations sans mort cellulaire ?

1. 200
2. 400
3. 1600
4. 3200

Réponse

C

Les cyanobactéries filamenteuses se divisent souvent par laquelle des substances suivantes ?

1. bourgeonnant
2. mitose
3. fragmentation
4. formation d'endospores

Réponse

C

Quelle est la raison pour laquelle la résistance aux antimicrobiens est plus élevée dans un biofilm que dans des cellules bactériennes flottantes ?

1. L'EPS permet une diffusion plus rapide des produits chimiques dans le biofilm.
2. Les cellules sont plus actives sur le plan métabolique à la base d'un biofilm.
3. Les cellules sont métaboliquement inactives à la base d'un biofilm.
4. La structure d'un biofilm favorise la survie des cellules résistantes aux antibiotiques.

Réponse

C

La détection du quorum est utilisée par les cellules bactériennes pour déterminer lequel des éléments suivants ?

1. la taille de la population
2. la disponibilité des nutriments
3. la vitesse d'écoulement de l'eau
4. la densité de la population

Réponse

D

Laquelle des affirmations suivantes concernant les inducteurs automatiques est incorrecte ?

1. Ils se lient directement à l'ADN pour activer la transcription.
2. Ils peuvent activer la cellule qui les a sécrétés.
3. Les lactones d'homosérine N-acylées sont des auto-inducteurs dans les cellules à Gram négatif.
4. Les auto-inducteurs peuvent stimuler la production de facteurs de virulence.

Réponse

UN

Remplir le blanc

Le comptage direct du nombre total de cellules peut être effectué à l'aide d'un ________ ou d'un ________.

Réponse

hémocytomètre, chambre de comptage Petroff-Hausser

La méthode ________ permet de compter directement le nombre total de cellules poussant sur un milieu solide.

Réponse

nombre d'assiettes

Une estimation statistique du nombre de cellules vivantes dans un liquide est généralement réalisée par ________.

Réponse

nombre le plus probable

Pour cette méthode indirecte d'estimation de la croissance d'une culture, vous mesurez ________ à l'aide d'un spectrophotomètre.

Réponse

turbidité

La croissance active d'une culture peut être estimée indirectement en mesurant les produits suivants du métabolisme cellulaire : ________ ou ________.

Réponse

ATP, acide issu de la fermentation

Correspond

Faites correspondre la définition au nom de la phase de croissance dans la courbe de croissance.

___Le nombre de cellules mourantes est supérieur au nombre de cellules qui se divisent	A. Phase de latence
___Nombre de nouvelles cellules égal au nombre de cellules mourantes	B. Phase de journalisation
___De nouvelles enzymes utilisant les nutriments disponibles sont induites	C. Phase stationnaire
___La fission binaire se produit à une vitesse maximale	D. Phase de décès

Réponse

D, C, A, B

Réponse courte

Pourquoi est-il important de mesurer la transmission de la lumière à travers un tube témoin contenant uniquement du bouillon lorsque l'on mesure la turbidité de cultures bactériennes ?

En termes de comptage des cellules, qu'est-ce qu'une méthode de placage permet d'accomplir par rapport à une méthode de comptage électronique de cellules ?

Classez les étapes suivantes du développement d'un biofilm, de la plus ancienne à la dernière étape.

1. sécrétion d'EPS
2. fixation réversible
3. dispersion
4. formation de canaux d'eau
5. attachement irréversible

Les infections chez les patients hospitalisés sont souvent liées à la présence d'un dispositif médical chez le patient. Quelles sont les conditions qui favorisent la formation de biofilms sur les cathéters et les prothèses domestiques ?

Pensée critique

À l'hôpital, un cathéter intraveineux est inséré pour permettre l'administration de médicaments, de liquides et d'électrolytes. Quatre jours après l'insertion du cathéter, le patient développe de la fièvre et une infection de la peau autour du cathéter. Les hémocultures révèlent que le patient est atteint d'une infection transmissible par le sang. Des tests en laboratoire clinique identifient l'agent pathogène transmis par le sang comme étant Staphylococcus epidermidis, et des tests de sensibilité aux antibiotiques sont effectués pour fournir aux médecins des informations essentielles pour sélectionner le meilleur médicament pour le traitement de l'infection. La chimiothérapie antibactérienne est initiée et administrée par le cathéter intraveineux initialement inséré dans le patient. Au bout de 7 jours, l'infection cutanée a disparu, les hémocultures sont négatives pour S. epidermidis et la chimiothérapie antibactérienne est interrompue. Cependant, 2 jours après l'arrêt de la chimiothérapie antibactérienne, le patient développe une nouvelle fièvre et une nouvelle infection cutanée et les hémocultures sont positives pour la même souche de S. epidermidis isolée la semaine précédente. Cette fois, les médecins retirent le cathéter intraveineux et administrent des antibiotiques oraux, qui permettent de traiter avec succès l'infection cutanée et hématogène causée par S. epidermidis. De plus, l'infection ne réapparaît pas après l'arrêt de la chimiothérapie antibactérienne orale. Quelles sont les raisons possibles pour lesquelles la chimiothérapie intraveineuse n'a pas complètement guéri le patient malgré les tests de laboratoire montrant que la souche bactérienne était sensible à l'antibiotique prescrit ? Pourquoi le deuxième cycle d'antibiothérapie aurait-il eu plus de succès ? Justifiez vos réponses.

Pourquoi les auto-inducteurs sont-ils de petites molécules ?

Reportez-vous à la figure B.1 de l'annexe B. Si les résultats d'un échantillon d'eau de bassin étaient enregistrés comme 3, 2, 1, quel serait le NPP des bactéries dans 100 ml d'eau de bassin ?

Reportez-vous à la Figure 9.1.14. Pourquoi la turbidité perd-elle de sa fiabilité à des concentrations cellulaires élevées lorsque la culture atteint la phase stationnaire ?

9.2 : Besoins en oxygène pour la croissance des

Demandez à la plupart des gens : « Quelles sont les principales exigences de la vie ? » et les réponses incluront probablement l'eau et l'oxygène. Peu de gens contesteraient le besoin en eau, mais qu'en est-il de l'oxygène ? Peut-il y avoir de la vie sans oxygène ? La réponse est que l'oxygène moléculaire n'est pas toujours nécessaire. Les premiers signes de vie datent d'une période où les conditions sur Terre étaient très réductrices et où l'oxygène libre était pratiquement inexistant.

Choix multiples

Un tube de culture contenant du thioglycolate inoculé présente une croissance dense à la surface et une turbidité sur tout le reste du tube. Quelle est votre conclusion ?

1. Les organismes meurent en présence d'oxygène
2. Les organismes sont des anaérobies facultatifs.
3. Les organismes doivent être cultivés dans une chambre anaérobie.
4. Les organismes sont des aérobies obligatoires.

Réponse

B

Un tube de culture en milieu thioglycolate inoculé est transparent dans tout le tube, à l'exception d'une croissance dense au fond du tube. Quelle est votre conclusion ?

1. Les organismes sont des anaérobies obligatoires.
2. Les organismes sont des anaérobies facultatifs.
3. Les organismes sont aérotolérants.
4. Les organismes sont des aérobies obligatoires.

Réponse

UN

Le Pseudomonas aeruginosa est un agent pathogène courant qui infecte les voies respiratoires des patients atteints de mucoviscidose. Il ne se développe pas en l'absence d'oxygène. La bactérie est probablement laquelle des bactéries suivantes ?

1. un anaérobe aérotolérant
2. et aérobie obligatoire
3. un anaérobe obligatoire
4. un anaérobe facultatif

Réponse

B

Streptococcus mutans est l'une des principales causes de caries. Il se trouve dans les poches gingivales, n'a pas d'activité catalase et peut être cultivé en dehors d'une chambre anaérobie. La bactérie est probablement laquelle des bactéries suivantes ?

1. un anaérobe facultatif
2. et aérobie obligatoire
3. un anaérobe obligatoire
4. un anaérobe aérotolérant

Réponse

D

Pourquoi les instructions pour la croissance de Neisseria gonorrheae recommandent-elles une atmosphère enrichie en CO ₂ ?

1. Il utilise le CO ₂ comme accepteur final d'électrons lors de la respiration.
2. C'est un anaérobe obligatoire.
3. C'est un capnophile.
4. Il fixe le CO ₂ par photosynthèse.

Réponse

C

Correspond

Quatre tubes sont illustrés avec des cultures cultivées dans un milieu qui ralentit la diffusion de l'oxygène. Faites correspondre le tube de culture avec le type de bactérie approprié parmi la liste suivante : anaérobe facultatif, anaérobe obligatoire, microaérophile, anaérobe aérotolérant, aérobe obligatoire.

Réponse

(a) anaérobe obligatoire, (b) aérobe obligatoire, (c) microaérophile, (d) anaérobe facultatif

Réponse courte

Pourquoi certains anaérobies obligatoires peuvent-ils se développer dans des tissus (par exemple, les poches gingivales) qui ne sont pas totalement exempts d'oxygène ?

Pourquoi cultiver Haemophilus influenzae dans un pot à bougies ?

En termes de besoins en oxygène, quel type d'organisme serait le plus susceptible d'être responsable d'une maladie d'origine alimentaire associée aux aliments en conserve ?

Pensée critique

Un professeur de microbiologie prépare des cultures pour un laboratoire pratique de coloration au gramme en inoculant un coccus à Gram positif (non motile) et un bâtonnet à Gram négatif (motile) dans le milieu de croissance. L'objectif est de démontrer la coloration d'une culture mixte. Le flacon est incubé à 35 °C pendant 24 heures sans aération. Un échantillon est coloré et ne révèle que des bâtonnets gram-négatifs. Les deux cultures sont connues pour être des anaérobies facultatifs. Donnez une raison probable du succès de la tige à Gram négatif. Supposons que les cultures présentent des taux de croissance intrinsèques comparables.

9.3 : Les effets du pH sur la croissance microbienne

Les bactéries sont généralement des neutrophiles. Elles poussent mieux à un pH neutre proche de 7,0. Les acidophiles se développent de manière optimale à un pH proche de 3,0. Les alcaliphiles sont des organismes qui se développent de manière optimale entre un pH de 8 et 10,5. Les acidophiles et les alcaliphiles extrêmes se développent lentement ou pas du tout à proximité d'un pH neutre. Les microorganismes se développent mieux à leur pH de croissance optimal. La croissance se produit lentement ou pas du tout en dessous du pH de croissance minimum et au-dessus du pH de croissance maximal.

Choix multiples

Parmi les bactéries qui se développent dans les eaux de drainage minier à un pH de 1 à 2, lesquelles sont probablement les suivantes ?

1. alcalphiles
2. acidophiles
3. neutrophiles
4. anaérobies obligatoires

Réponse

B

Parmi les bactéries isolées du lac Natron, où le pH de l'eau est proche de 10, lesquelles des bactéries suivantes ?

1. alcalphiles
2. anaérobies facultatifs
3. neutrophiles
4. anaérobies obligatoires

Réponse

UN

Dans quel environnement êtes-vous le plus susceptible de rencontrer un acidophile ?

1. sang humain à pH 7,2
2. un évent chaud à pH 1,5
3. intestin humain à pH 8,5
4. lait à pH 6,5

Réponse

B

Remplir le blanc

Une bactérie qui se développe dans un lac sodé où le pH moyen est de 10,5 peut être classée comme une (n) ________.

Réponse

alcalaliphile

Lactobacillus acidophilus pousse mieux à un pH de 4,5. Il est considéré comme un (n) ________.

Réponse

acidophile

Réponse courte

Quelle macromolécule de la cellule est la plus sensible aux variations du pH ?

Quel processus métabolique dans la cellule bactérienne est particulièrement difficile à pH élevé ?

Pensée critique

Les personnes qui utilisent des inhibiteurs de pompes à protons ou des antiacides sont plus sujettes aux infections du tractus gastro-intestinal. Pouvez-vous expliquer cette observation à la lumière de ce que vous avez appris ?

9.4 : Température et croissance microbienne

Les microorganismes prospèrent dans une large gamme de températures ; ils ont colonisé différents environnements naturels et se sont adaptés à des températures extrêmes. Les températures extrêmement froides et chaudes nécessitent des ajustements évolutifs des macromolécules et des processus biologiques. Les psychrophiles se développent mieux à des températures comprises entre 0 et 15 °C, alors que les psychrotrophes se développent entre 4 °C et 25 °C. Les mésophiles se développent mieux à des températures modérées comprises entre 20 °C et environ 45 °C. Les agents pathogènes sont généralement des mésophiles.

Choix multiples

Un contenant à soupe a été oublié dans le réfrigérateur et présente des signes de contamination. Parmi les contaminants, lesquels sont probablement les suivants ?

1. thermophiles
2. acidophiles
3. mésophiles
4. psychrotrophes

Réponse

D

Parmi les bactéries isolées d'un bain à remous à 39 °C, lesquelles sont probablement les suivantes ?

1. thermophiles
2. psychrotrophes
3. mésophiles
4. hyperthermophiles

Réponse

C

Dans quel environnement êtes-vous le plus susceptible de rencontrer un hyperthermophile ?

1. bain à remous
2. eau chaude de l'océan en Floride
3. évent hydrothermal au fond de l'océan
4. corps humain

Réponse

C

Lequel des environnements suivants hébergerait des psychrophiles ?

1. lac de montagne avec une température de l'eau de 12 °C
2. plaques contaminées laissées dans un incubateur à 35 °C
3. yogourt cultivé à température ambiante
4. étang de sel dans le désert avec une température diurne de 34 °C

Réponse

UN

Correspond

Adaptez le type de bactérie à son environnement. Chaque choix peut être utilisé une fois, plusieurs fois ou pas du tout. Mettez la lettre appropriée à côté de l'environnement.

___psychotrophe	A. chauffe-eau réglé à 50 °C
___mésophile	B. évent hydrothermal
___thermophile	C. eaux profondes de l'océan
___hyperthermophile	D. agent pathogène humain
___psychrophile	E. bactéries du sol dans les forêts tempérées

Réponse

C, D, E, B, A

Réponse courte

Comment les protéines des hyperthermophiles sont-elles adaptées aux températures élevées de leur environnement ?

Pourquoi la NASA financerait-elle la recherche microbiologique en Antarctique ?

Pensée critique

La bactérie responsable de la maladie de Hansen (lèpre), Mycobacterium leprae, infecte principalement les extrémités du corps : mains, pieds et nez. Pouvez-vous faire une estimation éclairée quant à sa température de croissance optimale ?

Reportez-vous à la Figure 9.4.2. Certains hyperthermophiles peuvent survivre aux températures d'autoclavage. Sont-elles préoccupantes dans le domaine des soins de santé ?

9.5 : Autres conditions environnementales qui influent sur la croissance

Les microorganismes interagissent avec leur environnement dans des domaines autres que le pH, la température et les niveaux d'oxygène libre, bien que ces facteurs nécessitent des adaptations importantes. Nous trouvons également des microorganismes adaptés à différents niveaux de salinité, de pression barométrique, d'humidité et de lumière.

Choix multiples

Laquelle des raisons suivantes explique pourquoi les confitures et les viandes séchées n'ont souvent pas besoin d'être réfrigérées pour éviter qu'elles ne se détériorent ?

1. pH bas
2. produits chimiques alcalins toxiques
3. antibiotiques naturels
4. faible activité en eau

Réponse

D

Parmi les bactéries vivant dans les marais salants, laquelle des bactéries suivantes est la plus probable ?

1. acidophiles
2. barophiles
3. halotolérant
4. thermophiles

Réponse

C

Remplir le blanc

Une bactérie qui pousse dans le Grand Lac Salé mais pas en eau douce est probablement une ________.

Réponse

halophile

Les bactéries isolées du fond de l'océan ont besoin de pressions atmosphériques élevées pour survivre. Ils sont ________.

Réponse

barophiles

Staphylococcus aureus peut être cultivé sur un milieu de croissance polyvalent ou sur une gélose au sel de mannitol contenant 7,5 % de NaCl. La bactérie est ________.

Réponse

halotolérant

Réponse courte

La sauce de poisson est un condiment salé produit par fermentation. Quel type d'organisme est probablement responsable de la fermentation de la sauce de poisson ?

9.6 : Milieux utilisés pour la croissance bactérienne

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.

Choix multiples

La gélose EMB est un milieu utilisé pour identifier et isoler les bactéries pathogènes. Il contient des protéines de viande digérées comme source de nutriments organiques. Deux colorants indicateurs, l'éosine et le bleu de méthylène, inhibent la croissance des bactéries gram-positives et font la distinction entre les organismes fermentant le lactose et ceux qui ne fermentent pas le lactose. Les fermenteurs à lactose forment des colonies vert métallique ou violet foncé, tandis que les fermenteurs sans lactose forment des colonies complètement incolores. La gélose EMB est un exemple de laquelle des substances suivantes ?

1. un support sélectif uniquement
2. un support différentiel uniquement
3. un milieu sélectif et un milieu chimiquement défini
4. un milieu sélectif, un milieu différentiel et un milieu complexe

Réponse

D

Haemophilus influenzae doit être cultivé sur de la gélose au chocolat, qui est une gélose pour le sang traitée à la chaleur pour libérer les facteurs de croissance dans le milieu. H. influenzae est décrit comme ________.

1. un acidophile
2. un thermophile
3. un anaérobe obligatoire
4. délicat

Réponse

D

Remplir le blanc

La gélose sanguine contient de nombreux nutriments non spécifiés, favorise la croissance d'un grand nombre de bactéries et permet la différenciation des bactéries en fonction de l'hémolyse (dégradation du sang). Le médium est ________ et ________.

Réponse

complexe, différentiel

La gélose Rogosa contient de l'extrait de levure. Le pH est ajusté à 5,2 et décourage la croissance de nombreux microorganismes ; cependant, toutes les colonies se ressemblent. Le médium est ________ et ________.

Réponse

complexe, sélectif

Réponse courte

Quelle est la principale différence entre une culture d'enrichissement et une culture sélective ?

Pensée critique

Haemophilus, influenzae pousse mieux à 35—37 °C avec environ 5 % de CO ₂ (ou dans un bocal à bougies) et nécessite de l'hémine (facteur X) et du nicotinamide-adénine-dinucléotide (NAD, également connu sous le nom de facteur V) pour sa croissance. ¹ À l'aide du vocabulaire appris dans ce chapitre, décrivez H. influenzae.

Notes

1. 1 Centres pour le contrôle et la prévention des maladies, Organisation mondiale de la santé. « Méthodes de laboratoire des CDC pour le diagnostic de la méningite causée par Neisseria meningitidis, Streptococcus pneumoniae et Haemophilus influenza. Manuel de l'OMS, 2e édition. » 2011. http://www.cdc.gov/meningitis/lab-ma...ull-manual.pdf