évolution d'une culture bactérienne

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Après ensemencement, et si l’environnement lui est favorable, une culture bactérienne se développe jusqu’à épuisement du milieu nutritif. La figure 1 établie dans des conditions (de température, de pH…) constantes, représente la variation de la concentration de la culture bactérienne (X) ainsi que celle du subs­trat (S) sur lequel elle se développe en fonction du temps dans un réacteur discontinu. Plusieurs phases se succèdent :

phase de latence (phase 1)

Au cours de cette phase d’adaptation, la cellule synthétise en particulier les enzymes nécessaires à la métabolisation du substrat. Cette phase est importante lorsque l’eau n’est pas préalablement ensemencée par des germes adaptés. Durant cette phase, il n’y a pas de reproduction cellulaire.

phase exponentielle de croissance (phase 2)

Au cours de cette phase, la vitesse de croissance, dX/dt, augmente proportionnellement à X :

Formule : évolution culture bactérienne - phase exponentielle croissance

avec μm taux de croissance maximal (typique de la culture et du substrat) maintenu tant que le substrat est suffisant.

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Figure 1. Développement d’une culture bactérienne (suivi de la biomasse et de la concentration en substrat)

phase de ralentissement (phase 3)

Elle correspond à l’épuisement du milieu de culture avec disparition de un ou plusieurs des éléments nécessaires à la croissance bactérienne. X continue à augmenter, mais dX/dt diminue. Dans certains cas, la phase de ralentissement peut être aussi due à l’accumulation de produits inhibiteurs provenant du métabo­lisme bactérien lui-même.

phase stationnaire (phase 4)

X atteint sa valeur maximale Xmax. La croissance globale s’arrête, même si les cellules conservent une activité métabolique. Elles épuisent peu à peu leurs réserves intracellulaires et leur mortalité vient équilibrer la synthèse.

phase de décroissance (ou encore phase endogène) (phase 5)

La concentration en cellules vivantes diminue du fait de leur mortalité dont le taux va augmenter. Cette mortalité est due à l’autolyse enzymatique des cellules.

Ces différentes phases et les équations qui les régissent sont valables en milieu aérobie ou anaérobie. Les valeurs des différents coefficients dépendent, bien entendu, de la nature des micro-organismes, du substrat et de divers paramètres (température, pH, présence ou absence d’O2 dissous).