Microbiologie et biotechnologies

Diversité microbienne, techniques de culture, applications industrielles, OGM.

Techniques de culture et dénombrement

Dénombrement bactérien: Numération sur milieu solide : dilutions successives de l'échantillon → ensemencement en boîte de Petri → incubation → comptage des colonies (chaque colonie = 1 UFC = Unité Formant Colonie). Résultat en UFC/mL. Cellule de Thomas (microscopie directe) : dénombrement total incluant cellules mortes. Turbidimétrie (densité optique DO) : méthode indirecte, rapide mais ne distingue pas vivants/morts, nécessite une courbe étalon.
Fermenteur (bioréacteur): Cuve hermétique permettant la culture microbienne contrôlée à grande échelle. Paramètres régulés en continu : température (thermostat + serpentin), pH (ajout automatique d'acide/base), oxygène dissous (agitation + bullage), concentrations en substrats et métabolites (sondes). Modes de fonctionnement : batch (fermé — simple mais discontinu), fed-batch (ajout de substrat — le plus courant), continu (chemostat — taux de dilution D = µ à l'équilibre).

OGM — production et applications: Un Organisme Génétiquement Modifié a vu son génome modifié par introduction d'un gène étranger (transgenèse). Outils de transfert : vecteurs plasmidiques (bactéries), virus recombinants, biolistique (bombardement de particules). CRISPR-Cas9 (ciseau moléculaire) permet une édition précise sans nécessairement introduire un gène étranger. Exemple historique : E. coli produisant l'insuline humaine depuis 1982, remplaçant l'extraction coûteuse depuis des pancréas animaux.
Antibiotiques et résistance: Substances inhibant ou tuant les bactéries avec sélectivité vis-à-vis de l'hôte. Mécanismes d'action : inhibition de la synthèse de la paroi bactérienne (pénicillines, céphalosporines → lyse osmotique), inhibition de la synthèse protéique (tétracyclines, aminosides), inhibition de la réplication de l'ADN (quinolones). La résistance s'acquiert par mutation ou transfert horizontal de plasmides de résistance. L'antibiogramme guide le choix thérapeutique.

Méthodes de stérilisation: Stérilisation = destruction totale de tous les micro-organismes (≠ désinfection = réduction). Chaleur humide : autoclave (121 °C, 15 min, 1 bar de surpression) — méthode de référence, efficace sur toutes les formes végétatives et spores. Chaleur sèche : étuve (180 °C, 1 h) — pour le matériel non compatible avec l'humidité. Filtration sur membranes (0,2 µm) : pour les solutions thermosensibles (milieux de culture avec facteurs de croissance). Rayonnements : UV (surfaces, postes de travail), gamma (dispositifs médicaux en industrie).
Validation et contrôle: La stérilisation est validée par des indicateurs biologiques : spores de Bacillus stearothermophilus (autoclave) ou B. subtilis (étuve) — si les spores ne survivent pas, la stérilisation est conforme. En routine : indicateurs chimiques (bandelettes colorées) pour chaque cycle. Le contrôle de qualité microbiologique des produits finis est obligatoire en industrie pharmaceutique et alimentaire.

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