Dioxyde de carbone - Culture microbienne - Vaseline

La production de dioxyde de carbone, produit d'oxydations de molécules organiques par les bactéries, les champignons mais aussi les autres êtres vivants (y compris les photosynthétiques en absence de lumière) est importante. Elle a des influences sur les milieu de culture et la lecture des caractères.

Dioxyde de carbone

Deux propriétés pour le dioxyde de carbone:

c'est un acide (faible)
c'est un gaz qui peut se dissoudre dans l'eau

Déduisons donc que sa production dans un miellée de culture va générer des acides qui peuvent alors faure virer un indicateur de pH.

Produits du métabolisme

Le métabolisme microbien produit des catabolites, généralement par oxydation de matières organiques. Dans les milieux de cultures deux métabolites principaux sont utilisés :

les glucides et dérivés dont l'oxydation peut :
- en aérobiose, par respiration, du dioxyde de carbone
- en anaérobiose, par fermentation, des acides organiques et des alcools
les peptones, c'est-à-dire des acides aminés, oxydés de la même façon mais avec libération d'ammoniac NH3. Or NH3, molécule très soluble dans l'eau, est alcalinisante. Les peptones apportent aussi de nombreux facteurs de croissance métaboliques.

Note : il existe des respirations anaérobies (respiration nitrates par exemple) }

Cas de Hugh et Leifson

Le milieu Hugh et Leifson est un milieu très classique pour la détermination du type de voie d'attaque des glucides (fermentatif ou oxydatif) pour des bactéries de culture facile. Il contient des peptones, du BBT, de l'eau. Il est additionné de glucides avant emploi dans le milieu en surfusion.

Fermentatif : production d'acides organiques et d'alcools
Oxydatif : respiration et donc production de dioxyde de carbone

Il est ensemencé par piqure centrale.

Cas du milieu ensemencé sans addition de glucides

	Le tube de gauche montre clairement la culture bactérienne en anaérobiose : les bactéries en cause utilisent donc les peptones en anaérobiose puisque c'est le seul substrat carboné pour ces hétérotrophes.

Cas du milieu ensemencé avec addition de glucides

	À gauche le tube glucose est ensemencé avec une souche (E. coli) tandis qu'à droite la même souche est utilisée mais le milieu est sans glucose. Le tube de gauche est jaune sur toute la hauteur (respiration en surface très probable, fermentations en anaérobiose en bas). La souche est donc capable de métaboliser le glucose (glucose +) et elle est aéro-anaérobie.		Le milieu glucosé est ensemencé par une souche (Pseudomonas) qui n'acidifie qu'en haut du tube : elle respire donc le glucose quand il y du dioxygène. Elle ne cultive pas en anaérobiose : elle est aérobie stricte. C'est le dioxyde de carbone qui est responsable de l'acidification.

Cas de Kligler

Interprétation

Le milieu de Kligler est incliné puis ensemencé en nappe puis par piqure. La surface est donc aérobie et le culot relativement anaérobie. Il contient glucose et lactose mais 10 fois plus de lactose que de glucose.

Le glucose est consommé en premier lieu : acidification du culot et de la pente MAIS il est rapidement épuisé. La souche se tourne alors vers le lactose, si elle est lactose +. Le milieu reste acidité.
Si elle est lactose -, elle se tourne vers les peptones et va donc alcaliniser. Mais les acides produits par la fermentation des peptones vont neutraliser l'ammoniac dans le culot tandis que sur la pente l'acidification moins importante liée au dioxyde de carbone sera insuffisante pour peu que le dioxyde de carbone s'échappe du tube. La pente devient alors rouge.

Cas d'un milieu de Kligler avec une Salmonella

L'ensemencement d'un milieu de Kligler avec une souche de Salmonella va nous montrer le rôle du dioxyde de carbone. La souche fermente le glucose en anaérobiose (dans la gélose) et le respire en aérobiose. Après incubation on observe :

	Le milieu est entièrement jaune : on l'interprète en lactose et glucose +…		Or, après 30 minutes bouchon enlevé, on observe le résultat attendu… (glucose fermenté , lactose -) : La souche est devenue lactose - !!!		En regardant le bouchon, on constate qu'il contient un opercule : le bouchon devait être très serré et le dioxyde de carbone n'a pu sortir : il a continué l'acidification. Le bouchon enlevé a rétabli les choses…

Cas des cupules API

Cupule URE (API20E)

	Remarquer une coloration jaune en bas et rouge en haut… Manifestement, la quantité de vaseline fut insuffisante pour ce tube : l'alcalinisation superficielle est probablement liée au départ du CO2… (ce que l'on n'observe pas en milieu Urée Tryptophane (Indole) classique

Cupules de la première partie d'API20E

ADH, LDC, ODC, CIT ; de l'importance de la vaseline

Lors d'une situation d'évaluation de CCF, une étudiante a commis une erreur d'ensemencement de sa galerie API20E. Elle inversa la vaseline entre encadré et souligné… S'apercevant de son erreur, elle ensemença une nouvelle galerie… Voici l'image comparée des deux galeries :

Dans la première galerie, remarquons que tous les tubes normalement vaselinés sont alcalins (rouges) et que le citrate (de Simmons) est vert alors que dans la deuxième galerie, les couleurs sont différentes (avec une petite ambiguïté sur ADH par remplissage un peu trop important de la cupule).
C'est l'utilisation des peptones (peptone de levure peut être) qui cause l'alcalinisation au lieu de la décarboxylation de l'acide aminé. Pour que celle-ci soit visible, il faut absolument que le CO2 soit conservé dans la cupule et que l'utilisation des peptones soit anaérobie (fermentation) : alors le CO2 maintient l'acidification de départ alors que la fermentation des peptones n'agit pas sur le pH (l'ammoniac produit est neutralisé par les acides de fermentation). Mais, si la souche dispose d'une décarboxylase (ou une ADH), alors l'alcalinisation pourra se développer.
La même interprétation peut être faite pour Citrate de Simmons : il faut absolument que le CO2 produit s'échappe pour que l'alcalinisation apparaisse : elle est nette dans la partie ouverte du tube… et c'est pour cela que le tube est ouvert !
La souche est Klebsiella oxytoca (le réactif de Kovacs n'est pas encore mis).