MICROBIOLOGIE I) DIVERSITÉ DU MONDE

MICROBIOLOGIE I) DIVERSITÉ DU MONDE MICROBIEN. 1) Classification. Ce sont les travaux de Louis Pasteur en France et de Koch en Allemagne (au 19ème siècle) qui sont à l'origine de la découverte des causes principales des grandes maladies humaines. Les microorganismes sont des êtres vivant qui ne font partie ni du règne animal ni du règne végétal. On les appelle les protistes. Les protistes sont classés en deux catégories : Les protistes supérieurs ou eucaryotes  possèdent un noyau entouré d'une  membrane, 

Algues (sauf algues bleues) Protozoaires Champignons (moisissures, levures)

Les protistes inférieurs ou procaryotes ont un chromosome unique sans  membrane nucléaire 

Algues bleues Bactéries

Les microorganismes se trouvent partout : dans l’air, dans l’eau, dans nos aliments, sur notre peau, dans notre organisme … 2) Les microorganismes dans l’alimentation. a) Les microorganismes utiles 

Les moisissures utiles : les moisissures ont un rôle important durant la phase d’affinage : les pénicilliums roqueforti, donne le bleu au roquefort, le penicillium camenberti le duvet blanc du camembert, moisissure noble du raisin…



Levures utiles : Saccharomyces cerevisae. Elles fermentent les sucres en alcool et gaz carbonique. Ex : Bière, fabrication du pain

 Bactéries utiles : Les Bactéries Lactiques du Yaourt : le lait additionné de ferments lactiques (streptocoques lactiques et bacilles lactiques) est porté à une température +/- 45° C favorable au développement des bactéries lactiques. Celles ci hydrolysent le sucre du lait : le lactose, libérant dans le milieu de l’acide lactique. Le lait est ainsi acidifié et ces protéines précipitent à ph= 4.6 (formant ce que l’on appelle le caillé). -

La fabrication du caillé et la maturation du Fromage: Le caillage est provoqué par l’addition de bactéries lactiques et parfois d’une enzyme : la présure, qui font coaguler les protéines du lait. La Maturation : Certaines bactéries sont responsables de la maturation (les bactéries propioniques responsables des trous du gruyère). Vinaigre : les bactéries acétobacters ajoutées au vin fermentent l’alcool en acide acétique pour donner ce qui deviendra du vinaigre. -

Saucissons secs : lors du séchage des saucissons, l’air sec et la température favorisent la multiplication des bactéries lactiques. La fermentation des bactéries lactiques

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conduit à la libération de composés aromatiques mais aussi d’acide lactique responsable de la coagulation des protéines de la viande et donc du durcissement du saucisson. -

Dans notre intestin principalement le gros intestin réside une flore importante dite protectrice… b) Ils peuvent provoquer des altérations :



Champignons : les moisissures ont un fort pouvoir de dégradation des aliments.



Levures : boissons sucrées…

 Bactéries : - Les bactéries protéolytiques : bactéries qui attaquent les protéines des aliments (telle que la viande, les œufs, les poissons et les produits laitiers). La dégradation des protéines, induit la libération de dérivés soufrés, ammoniaqués, qui donnent une odeur caractéristique « d’œuf pourri ».. - Les bactéries lipolytiques : les bactéries qui dégradent les matières grasses des huiles, beurres, mais aussi des poissons et viandes. La dégradation des triglycerides s’accompagne de la libération de substances diverses : péroxydes, acides gras. Elles confèrent à l’aliment une odeur rance. - Les bactéries celullolytiques et glucidolytiques. Ces bactéries vont attaquer les sucres des fruits et légumes: la cellullose et les amidons sont hydrolysés, provoquant le ramolissement puis la pourrissement des aliments. c) Ils peuvent être pathogènes : 

Champignons : certaines secrètent des substances toxiques : des mycotoxines. Chez les animaux et l'homme, les symptômes vont d'irritations bénignes, en passant par des modifications hormonales indésirables, jusqu'à des maladies sévères entraînant des conséquences rénales et hépatiques et même des cancers. (ex : Aspergilus flavus sécrètent des Aflatoxines dans les céréales mal stockés)



Levures : ex : candida albicans responsable de mycoses



Bactéries : elles peuvent agir de 2 manières différentes • M.I.A : Maladies Infectieuses d’origine Alimentaire, moins fréquentes que les TIA. Elle sont dues au développement des bactéries dans l’organisme, après ingestion d’un aliment contaminé. Elles s’attaquent directement aux tissus de la personnes infectée. T.I.A : Toxi infection Alimentaire ou intoxication : Les bactéries produisent, une substance appelé toxine responsable de divers troubles : diarrhèes, vomissement, fièvres, douleurs abdominales….mort !!!! Ces toxines sont en effet parfois mortelles : la neurotoxine botulique, par exemple, qui est 20 000 fois plus active que l’arsenic…

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II) LA CELLULE BACTÉRIENNE. 1) Structure d’une bactérie Les bactéries sont des êtres unicellulaires ayant une cellule très simplifiée : pas de noyau, un seul chromosome… Leur taille est de l’ordre du micromètre. Compléter le schéma : SCHEMA + TRANSPARENT 1

Eléments inconstants

Eléments constants

Capsule - Epaisse couche glucidique : elle confère souvent à la bactérie un pouvoir pathogène. Flagelle - Ils assurent la mobilité de la bactérie

Paroi : - Couche rigide qui assure la forme de la bactérie. Membrane : - Lieu de la respiration de la bactérie - Règle les échanges avec l’extérieur. Pili Chromosome - Certains interviennent dans la fixation des - Les cellules procaryotes ne possèdent pas bactéries de noyau mais possèdent du matériel - D’autres permettent de relier 2 bactéries, et nucléaire sous forme d'un chromosome se sont des voies d’échanges de matériel unique génétique entre les bactéries. Spores Ribosomes - La sporulation se déclenche lorsque les -Constitués d’ARN et de protéines conditions de vie sont défavorables ou hostiles. - La spore assure la survie de la bactérie : elles peuvent résister au froid, à la dessiccation et à la chaleur (résiste à des chauffage à 100°C) Cytoplasme - Il contient essentiellement les ribosomes qui assurent les synthèses protéiques

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2) Différents types : Les bactéries sont classées selon leur forme, on distingue : Forme

Exemples Coque

Staphylocoque, streptocoques

Bacille

Bactéries du lait : Lactobacilles

Spiralée

Vibrion du choléra

3) Croissance

Les bactéries sont caractérisées par leur multiplication rapide lorsque les conditions sont favorables. La population double toutes les 20 min. C’est principalement pour cette raison qu’elles sont dangereuses dans le milieu de la restauration. Si T= temps de génération (temps de doublement) = 20 min On a 3 divisions par heure On obtient en 1 heure 21x3 = 8 bactéries En 2 heures 22x3 = 64 bactéries En 7 heures 27x3 = 2 097 152 bactéries Remarque : en 24 h, une bactérie de poids 5.10-3g pourrait donner 2350 tonnes de bactéries Courbe de croissance : COMMENTER ET FAIRE LA COURBE AU TABLEAU La croissance correspond au nombre de bactéries produites en fonction du temps dans un milieu où la quantité d’aliments est limitée et non renouvelée. Nombre de bactéries

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Phase 1 : phase de latence Phase 2 : phase exponentielle Phase 3 : phase stationnaire Phase 4 : phase de déclin Premières

COURBE DE CROISSANCE D'UNE POPULATION BACTERIENNE

8 à 10

30

Temps (heures)

La population bactérienne reconnaît le milieu et développe les enzymes nécessaires à l’utilisation des nutriments. Les bactéries utilisent les éléments nutritifs du milieu et se reproduisent. Les éléments nutritifs du milieu sont épuisés, la reproduction bactérienne est stoppée. Les bactéries sont vivantes et peuvent synthétiser des toxines Le manque de nourriture et les déchets qui s’accumulent provoquent la mort des bactéries. 4

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Selon les caractéristiques du milieu, les bactéries peuvent se multiplier plus ou moins rapidement. 4) Facteurs physico-chimiques a) Besoins nutritionnels Les bactéries devront trouver dans le milieu environnant ou dans l’atmosphère tous les éléments nécessaires à sa croissance (en quantité suffisante) : eau, carbone, azote, minéraux, vitamines - source carbone : Le constituant principal de la bactérie est le carbone. La bactérie doit donc disposer d’une source de carbone. La source sera soit : • Le carbone présent dans la matière organique (glucide, protéine, lipide) = bactéries hétérotrophes • le CO2 de l’air = bactéries autotrophes - besoins énergétiques : l’énergie nécessaire à la synthèse des bactéries est fournie : • par la lumière = bactéries phototrophes • par l’oxydation des substances chimiques minérales ou organiques = Bactéries chimiotrophes b) Température Toutes les bactéries ont une température optimale de croissance, c’est à dire une température qui permet un développement optimum. Les bactéries peuvent être classées en fonction de leur comportement vis à vis de la température : Bactéries thermophiles Bactéries mésophiles Bactéries psychrophiles

Température optimale comprise entre 40 et 60°C Température optimale comprise entre 20 et 40°C Température optimale aux environs de 0°C

- Bactéries thermophiles. Elles ont un optimum de développement entre 45 et 65° C. Les plats cuisinés laissés quelques heures à température ambiante, des sauces ou des bouillons que l’on laisse refroidir lentement, sont autant de conditions favorables au développement des bactéries thermophiles. - Bactéries mésophiles, ont une température optimale de 25 à 45° C. Les bactéries pathogènes sont généralement mésophiles - Enfin les bactéries qui aiment le froid et vont se développer sur des denrées réfrigérées …. Les bactéries psychrophiles : au environ de 0°C (les psychotrophes se développent a des températures comprises entre 0 et 20°C)

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Conséquence pratique : placez les denrées à température < – 4° C ou > + 65° C L’action bactériostatique du froid: Le froid ralentit la division cellulaire, Mais Le FROID NE TUE PAS LES BACTERIES. Il y a un arrêt de la production de toxine en dessous de 3°C, un arrêt de toute multiplication bactérienne en dessous de –12°C. L’action bactéricide de la chaleur: Si on applique un traitement thermique à un aliment on assiste à une réduction de sa charge microbienne La pasteurisation : traitement pour lequel on détruit une partie de la flore microbienne (principalement les germes pathogènes). Il subsiste toujours des germes d’altération, il faut donc coupler la pasteurisation avec un autre traitement : l’action du froid (réfrigération des produits laitiers), ou l’acidification. La stérilisation : traitement thermique qui conduit à la destruction de tous les germes (la destruction des spores entre 100 et 120°C). c) Le pH Le pH (potentiel hydrogène) permet de mesurer l’acidité du milieu. L’échelle va de 0 à 14, un pH de 7 correspond à la neutralité. En général les bactéries préfèrent les pH neutres ou légèrement basique. Le pH optimum de croissance se situe entre 7 et 7,5. Il existe des bactéries : Acidophiles Neutrophiles Basophiles

pH optimum aux environs de 6 (bactéries lactiques ou des bactéries acidobacters du vinaigre) pH optimum autour de la neutralité (bactéries pathogènes) pH optimum aux environs de 9

Remarque : Aucune bactérie pathogène ne se multiplie à un pH inférieur à 4. Conséquence pratique : On peut améliorer la conservation des aliments par l’ajout d’acide: (acide citrique utilisé dans les boissons, les conserves au vinaigre, blanchiement et acidification des légumes…) d) L’oxygène Il existe différents types de bactéries selon leur comportement vis à vis de l’oxygène : Ne se développent qu’en présence d’oxygène (se développent en Aérobies strictes surface des aliments-généralement des bactéries d’altérations) Ne se multiplient qu’en absence d’oxygène (se développent en Anaérobies strictes profondeur des aliments, dans les conserves mal stérilisées, dans les aliments sous vide) Aérobies-anaérobies Qui peuvent se développer en l’absence ou en présence d’oxygène. facultatives (contaminent l’ensemble des aliments) Conséquence pratique : La mise sous vide : Elle inhiber le développement des bactéries aérobies, mais il faut coupler cette action avec le froid. Ainsi les viandes sous vide doivent-elles être placées à une température < 4° C pour éviter le développement des bactéries anaérobies. Premières

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e) L’eau Les bactéries utilisent pour se développer l’eau contenue dans les aliments ; cette eau peut être sous 2 formes : L’eau libre : L’eau libre est mobile et conserve toutes les propriétés de l’eau pure. C’est l’eau disponible L’eau liée : Elle est étroitement associée à des molécules et à des ions. Cette eau n’est pas disponible, notamment pour les micro-organismes. L’AW (activité de l’eau) reflète l’eau libre de l’aliment. Elle s'exprime par un nombre compris entre 0 (pas d'eau disponible) et 1 (Aw de l'eau pure). Les aliments frais (riches en eau) ont une Aw de l'ordre de 0,97 à 0,99. Les aliments concentrés, salés ou confits, ont une activité de l'eau de 0,7 à 0,9. Les aliments déshydratés ont une Aw de l'ordre de 0,3. Pour se développer, les bactéries ont besoin d’un aw situé entre 0,92 et 0,98. C’est pourquoi : « Arrêté du 29 septembre 1997 ( J.O. du 23 octobre 1997 ) fixant les conditions d'hygiène applicables dans les établissements de restauration collective à caractère social ………….., la stabilité d'une préparation culinaire est considérée comme assurée dans les cas suivants : a) soit la valeur de l'activité de l'eau (Aw) est inférieure ou égale à 0,95 et le pH inférieur à 5,2 ; b) soit la valeur de l'activité de l'eau (Aw) est inférieure ou égale à 0,91 ; c) soit le pH est inférieur à 4,5. »

Remarques : Le staphylocoque doré peut se développer avec un aw de 0,86 ; il est halophile. Tout développement bactérien est inhibé en dessous d’un aw de 0,6 5) La sporulation. Certaines bactéries sont capables d’évoluer sous 2 formes, elles sont sporulantes :  Forme végétative : forme sous laquelle la bactérie vit, se multiplie, fabrique des toxines…  Forme sporulée : forme résistante de la bactérie. Etapes : déshydratation progressive du cytoplasme, une densification des structures nucléaires et enfin la synthèse d'une paroi sporale épaisse et imperméable, donc hautement résistante (chaleur). COMPLETER LE SCHEMA

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bactérie végétative

Caractéristiques

Caractéristiques

forme sous laquelle la bactérie : - vit - se multiplie - synthétise des toxines (si elle est toxinogène)

Sporulation

Germination

(conditions défavorables)

(conditions favorables)

- ne se nourrit plus - incapable de se multiplier - incapable de produire des toxines - résiste à la sécheresse - résiste à certains désinfectants - résiste à des températures comprises entre 63 et 100°C environ - résiste au rayon UV

spore (forme de survie)

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