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Jetons un regard curieux sur ce qui nous entoure !

© Inra, C. Maître

A la poursuite des microorganismes de notre quotidien

Les microorganismes que sont les virus, les bactéries, les champignons, les algues et les protozoaires microscopiques, font partie de notre quotidien. Leur existence peut être perçue à l’œil nu lorsqu’ils sont présents en grand nombre ou mise en évidence s’ils sont cultivés sur un milieu de culture approprié qui leur permettra de se développer en grand nombre.

Observation des microorganismes dans notre quotidien

Si un microorganisme est un être vivant microscopique invisible à l’oeil nu, il n’en reste pas moins qu’une quantité importante de microorganismes rassemblés à un même endroit sera perceptible à l’œil. Ainsi, nous croisons quotidiennement bon nombre de microorganismes dont nous percevons la présence et les effets dans notre environnement et dans les domaines de l’alimentation, l’agriculture ou autre sans nous en rendre compte ou le savoir.

• dans notre alimentation

Les microorganismes sont à l’origine d’aliments dits fermentés qui proviennent de la transformation de matière première animale ou végétale. Cette fermentation est majoritairement contrôlée par l’homme.

Ils sont utilisés comme agents de fermentation, ainsi en est-il de la levure de boulanger ou des ferments lactiques du yaourt, produits dans lesquels la quantité de microorganismes est tellement élevée que l’on peut les voir à l’œil nu.

Levure de boulangerie pressée. © Inra, A.H. Cain		Levure de boulangerie deshydratée. © Inra, A.H. Cain		Ferments lactiques commerciaux. © Inra, A.H. Cain

Au terme de cette transformation biologique, les agents de fermentation sont éliminés, par exemple, par la chaleur au cours de la cuisson du pain, par remuage et dégorgement du champagne, par filtration de la bière, du cidre, de certains vins mousseux ou du vin ou au contraire persistent dans l’aliment fini, par exemple dans le saucisson, le lait fermenté, le yaourt ou le fromage.

Nous ingérons également des microorganismes lorsque nous consommons des suppléments alimentaires microbiens vivants, encore appelés probiotiques, qui ont des effets bénéfiques sur la santé du consommateur, sous forme de comprimés de levure de bière (Saccharomyces cerevisiae) ou de médicaments (Saccharomyces boulardii) en complément d’un traitement antibiotique.

Aliment probiotique. © Inra, A.H. Cain		Médicament probiotique. © Inra, A.H. Cain

Alors que certains microorganismes ont un rôle bénéfique dans l’alimentation, d’autres microorganismes peuvent être néfastes. Ils dégradent les aliments et altèrent leur aspect, leur odeur, leur goût et leur couleur.

Moisissure sur milieu nutritif gélosé. © Inra, A.H. Cain		Fruits (litchis, coings) altérés par le développement de microorganismes. © Inra, A.H. Cain

• dans l’agriculture et l’environnement,

Les microorganismes y sont indispensables puisqu’ils participent aux cycles élémentaires de la nature et permettent ainsi le maintien de la vie sur Terre.

Ils sont présents dans le sol à l’état libre :

• 1 g de sol fertile contient environ 3 000 milliards (3 x 10¹²) de bactéries auxquelles il faut ajouter 1 milliard (10⁹) de champignons microscopiques qui développent 150 m de filaments soit 150 milliards (150 x 10⁹) de km par hectare et 50 000 (50 x 10³) algues microscopiques,

ou sont associés aux racines de Légumineuses ou d’autres plantes comme l’aulne :

• les bactéries du genre Rhizobium forment avec les plantes de la famille des Légumineuses (luzerne, soja, pois, féverole pour ne citer que des exemples d’intérêt agricole) une association à bénéfices réciproques appelée symbiose.

Les Rhizobium sont des bactéries du sol capables d'induire sur les racines des Légumineuses la formation d'organes particuliers, les nodosités, au sein desquels elles assimilent l'azote de l'air, ce qu’aucune plante ne peut faire directement. Nodosités sur racines de soja. © Inra, R. Bruneau.

Dans cette association, la plante fournit une niche protectrice et de l'énergie aux bactéries qui, en échange, synthétisent de l'ammoniac, source d’azote assimilable pour leur hôte.

Cette symbiose Rhizobium-légumineuses fournit chaque année, à l'échelle de la planète, une quantité d'azote équivalente à celle synthétisée par voie chimique dans l'industrie des engrais, et joue donc un rôle écologique et économique considérable.

Recherche et mise en évidence des microorganismes

L’examen microscopique direct n’est qu’exceptionnellement suffisant pour mettre en évidence un microorganisme dans un milieu donné, le caractériser et l’identifier. Dans la plupart des cas, il est nécessaire d’ensemencer l’échantillon sur un milieu de culture avant de procéder aux analyses sur des populations assez importantes.

• Les milieux de culture microbienne contiennent les substances nutritives indispensables à la croissance : une source d’énergie et de carbone, une source d’azote, des sels minéraux, des vitamines et facteurs de croissance. Oxygène, température, pH, pression osmotique et disponibilité en eau constituent les conditions physico-chimiques, celles-ci sont ajustées selon les organismes étudiés ou recherchés.

Les milieux stériles sont disponibles dans des récipients en verre ou en plastique. Verrerie de laboratoire. © Inra, B. Nicolas.

Dans le cas des virus, ceux-ci sont cultivés en présence de cellules animales ou végétales.

• On distingue les milieux de culture complexes dont on ne connaît pas la composition avec précision des milieux chimiquement définis. Les milieux sélectifs favorisent artificiellement la croissance d’une espèce de microorganismes tandis que les milieux d’identification servent à mettre en évidence une ou plusieurs propriétés d’un microorganisme.

Les milieux de culture sont liquides ou solides. On utilise couramment la gélose ou agar, un polyoside complexe extrait d’algues marines. Elle présente la propriété de former avec l’eau un gel solide à une température inférieure à 45°C, de n’être qu’exceptionnellement attaqué par les microorganismes et d’être parfaitement transparente.

Les champignons et les bactéries, au cours de leur développement troublent les milieux liquides ou encore forment des agglomérats, des dépôts ou des voiles superficiels. Sur un milieu solide, ils peuvent former une nappe confluente lorsqu’ils ont été déposés en grand nombre à la surface. Ils peuvent se développer en une masse souvent bien délimitée que l’on appelle colonie lorsque les cellules ont été isolées. L’aspect, le contour, les dimensions et la structure d'une colonie sont des caractères important pour la détermination. La suspension microbienne peut être également incorporée au milieu de culture en surfusion. Ce mélange sera ensuite coulé à la surface d’une boîte de Petri où il solidifiera en se refroidissant.

Culture d'algues en milieu nutritif gélosé. © Inra, C. Slagmulder			Saccharomyces cerevisiae sur milieu nutritif gélosé. © Inra, A.H. Cain			Saccharomyces cerevisiae en culture liquide. © Inra, J.M. Salmon

Pour aller plus loin

Pour mettre en évidence et observer bactéries et champignons microscopiques qui nous entourent, vous pouvez effectuer votre prélèvement :

• dans l’atmosphère en ouvrant une boîte de Petri à l’air libre quelques instants. La boîte est ensuite refermée et maintenue avec du ruban adhésif, puis retournée et placée dans un endroit tiède. Après quelques jours, des colonies bactériennes ou fongiques (levures ou moisissures) apparaissent à la surface de la gélose nutritive,

• dans l’environnement

à partir d’éléments que vous appliquerez directement à la surface de la boîte de Petri (feuille de vigne …),

à l’aide d’un coton-tige humidifié et appliqué sur une support solide (poignée de porte …) puis à la surface du milieu nutritif d’une boîte de Petri.

Boite de Petri contenant un milieu nutritif gélosé. © Inra, A.H. Cain		Simulation d'un étalement par stries sur milieu nutritif gélosé à partir d'un prélèvement effectué à l'aide d'un coton-tige. © Inra, A.H. Cain

L’étalement est réalisé sur la première moitié de la boîte. Celle-ci est tournée de 90°, la deuxième phase d’étalement est réalisée perpendiculairement à la première avec le même coton-tige. Les boîtes sont ensuite fermées avec du ruban adhésif, retournées et placées dans un endroit tiède. Après quelques jours, des colonies bactériennes ou fongiques (levures ou moisissures) apparaissent à la surface de la gélose nutritive.

en prélevant un échantillon de terre, en le diluant dans un peu d’eau et en étalant une goutte de la dilution à la surface du milieu nutritif gélosé d’une boîte de Petri à l’aide d’un coton-tige trempé dans la dilution comme précédemment.

• sur le corps

à l’aide d’un coton-tige préalablement humidifié appliqué sur une partie du corps (aile du nez, pavillon de l’oreille ...) puis sur le milieu nutritif d’une boîte de Petri,

en toussant directement sur le milieu nutritif d’une boîte de Petri ouverte avec ou sans la main devant la bouche, en appliquant l’extrémité des doigts de la main sur le milieu nutritif d’une boîte de Petri,

en mettant ses cheveux au contact du milieu nutritif,

• dans notre alimentation

en prélevant par exemple un petit fragment de levure de boulangerie pressée (Saccharomyces cerevisiae), en la diluant dans un peu d’eau et en étalant une goutte de la suspension à la surface du milieu nutritif gélosé d’une boîte de Petri à l’aide d’un coton-tige trempé dans la dilution comme précédemment,

Bloc de levure de boulangerie pressée. © Inra, A.H. Cain		Colonies de Saccharomyces cerevisiae sur milieu nutritif gélosé. © Inra, A.H. Cain

Vous pouvez aller encore plus loin et observer l’effet de différents facteurs sur le développement microbien à partir de boîtes réalisées en double :

• l’effet de la température en plaçant une première boîte au froid (réfrigérateur) puis dans un endroit tiède et une deuxième boîte dans un endroit tiède,
• l’effet de la lumière en mettant une boîte au noir (papier aluminium, par exemple) et une deuxième à la lumière,
• l’effet d’un antiseptique (alcool à 70°C, ou autre) en partageant la boîte de Petri en deux et en appliquant préalablement sur une moitié de l’antiseptique à l’aide d’un coton-tige,

• l’importance de l’hygiène corporelle en appliquant l’extrémité des doigts de la main non lavée, lavée à l’eau ou à l’eau et au savon,

Développement sur milieu nutritif gélosé de la flore microbienne de surface de doigts non lavés à gauche et de doigts lavés à droite. © Inra, A.H. Cain

Le lavage des mains élimine la flore de contamination superficielle tout en préservant la flore résidente. Celle-ci joue un rôle important de barrière à la surface de la peau vis-à-vis de flores potentiellement pathogènes.

Une boîte vide, sans milieu de culture et ensemencée permettra d’observer le rôle du milieu de culture sur le développement microbien et une boîte contenant du milieu de culture mais non ensemencée permettra de conclure quant à l’origine des microorganismes.

Contact : Catherine Foucaud-Scheunemann, Mission Communication

Coordonnées : Catherine.Foucaud@versailles.inra.fr