SOUCHE (MICROBIENNE): CARACTÉRISTIQUES, IDENTIFICATION, ISOLEMENT - LA BIOLOGIE - 2025

Une souche microbienne est l'ensemble des descendants d'un seul isolat microbien, qui est cultivé dans un milieu pur et est généralement composé d'une succession d'organismes provenant de la même colonie initiale.

Une souche représente également un ensemble d'individus d'une population d'une espèce microbienne qui partagent certaines caractéristiques phénotypiques et / ou génotypiques qui la différencient légèrement des autres de la même espèce, mais dont les différences ne sont pas suffisantes pour les catégoriser comme des espèces différentes.

Photographie d'une boîte de Pétri avec un milieu de culture solide complété d'antibiotiques où poussent des microbes résistants (Source: Microrao / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0) via Wikimedia Commons)

La souche est la «base» de toute étude microbiologique, car elle garantit aux scientifiques que les paramètres et les caractéristiques étudiés sur une espèce de microbe ne sont spécifiques qu'à cette espèce. De plus, cela leur permet d'assurer, d'une certaine manière, la reproductibilité des investigations.

Par exemple, pour les études taxonomiques en microbiologie, le premier objectif est d'obtenir "la souche" de l'organisme à classer, car il est ainsi possible de définir précisément chacune des caractéristiques taxonomiques qui différencient ce sous-ensemble au sein d'une population d'une espèce de toute autre espèce de microbe.

La souche permet à une espèce de microbe d'être maintenue en vie et isolée in vitro pendant de longues périodes, c'est-à-dire loin de son environnement naturel. Des souches de nombreux micro-organismes de différents types peuvent être obtenues, telles que des bactéries, des champignons, des virus, des protozoaires, des algues, entre autres.

Pour le maintien des souches, elles doivent être maintenues dans un isolement strict, ce qui évite que la souche n'entre en contact avec tout agent contaminant tel que les spores fongiques ou tout agent de microorganisme externe.

Caractéristiques de la souche

Toutes les souches, quel que soit le type de microorganisme (l'espèce) qu'elles représentent, doivent répondre à certains paramètres de base, parmi lesquels:

- Il doit s'agir de lignées génétiques stables ou de haute fidélité génétique

Il est important que tous les individus qui restent dans le milieu de culture soient aussi proches que possible les uns des autres, génétiquement parlant. Autrement dit, ils proviennent tous du même individu ou, du moins, de la même population.

- Ils doivent être faciles à entretenir ou à cultiver

Les individus appartenant à une souche doivent être faciles à maintenir dans un environnement in vitro. En d'autres termes, tous les microbes ne sont pas capables de s'isoler de leur environnement naturel. Si ceux-ci sont difficiles à cultiver dans des milieux externes, leur biologie peut facilement être modifiée avec des changements minimes dans l'environnement dans lequel ils sont maintenus isolés dans le laboratoire.

- Ils doivent avoir une croissance et un développement rapides dans des conditions optimales

Si des microbes isolés ne se développent pas rapidement dans le milieu de culture utilisé à cet effet, ils peuvent être difficiles à conserver pour étude, car ils peuvent épuiser les nutriments dans leur environnement, changer de phase ou compromettre leur survie dans ces conditions..

- Ils doivent présenter des caractéristiques et des paramètres définis

Une souche de micro-organismes isolés doit avoir des caractéristiques communes qui la relient de manière identique et spécifique à des individus qui lui sont identiques. Ces caractéristiques doivent être constantes dans le temps.

- Facile à manier

En général, les souches utilisées dans les enquêtes de routine ne nécessitent pas d'outils ou de protocoles trop rigoureux ou compliqués. Cela garantit que les étudiants et les nouveaux chercheurs peuvent maintenir la continuité des études au fil du temps.

ID

Identification moléculaire

Il existe différentes méthodes pour identifier une souche nouvellement isolée. Cependant, à l'heure actuelle, la technique la plus précise, la plus rapide et la plus simple pour déterminer l'identité de presque toutes les espèces est l'analyse de quelques régions des séquences génétiques qui composent le génome de l'individu.

Habituellement, ces analyses sont effectuées en amplifiant des régions spécifiques d'ADN avec la technique PCR (Polymerase Chain Reaction). Ces techniques varient selon l'arête, la famille et le type de microorganisme dont l'identité est recherchée. Ces régions sont généralement:

- Les régions codant pour les ARN ribosomaux

- Les gènes qui codent pour les sous-unités protéiques qui participent à la respiration (surtout si l'organisme est aérobie)

- La région génétique qui code pour les microfilaments d'actine (partie du cytosquelette)

- Certaines régions génétiques des sous-unités chloroplastiques ou protéiques qui participent à la photosynthèse (pour certaines algues et cyanobactéries et pour toutes les plantes)

Une fois que ces fragments du génome ont été amplifiés avec succès, ils sont séquencés pour déterminer l'ordre des nucléotides qui composent ces régions du génome. Cela se fait grâce aux techniques NGS (Next Generation Sequencing) avec un équipement spécialisé appelé séquenceurs.

Les régions séquencées sont comparées aux séquences de microorganismes de ce type déjà rapportées précédemment, ce qui est possible en utilisant, par exemple, la base de données déposée sur le site GenBank (https: // www. ncbi.nlm.nih.gov/genbank/).

Identification morphologique

Dans les laboratoires qui ne disposent pas d'outils de biologie moléculaire pour analyser les caractéristiques génétiques, d'autres paramètres phénotypiques sont utilisés pour identifier les souches de nombreux micro-organismes. Là encore, les caractéristiques phénotypiques étudiées varient en fonction de l'organisme, du phylum, de la famille et de l'espèce considérée. Parmi ces paramètres sont étudiés:

- Les caractéristiques morphologiques du microbe dans le milieu de culture. Des caractéristiques telles que: la couleur, la forme, la texture, le type de croissance, entre autres aspects, sont observées.

- Analyse des produits métaboliques à l'aide d'outils biochimiques. La production de métabolites secondaires, composés chimiques excrétés, entre autres, est étudiée.

- Caractérisation et cristallisation des protéines. Les protéines internes des microorganismes sont extraites et étudiées indépendamment.

La caractéristique typique des études microbiologiques est de caractériser les souches avec les deux types d'identification, c'est-à-dire à la fois par des observations morphologiques et par l'analyse moléculaire.

Isolement des souches

L'isolement des souches implique plusieurs techniques qui sont également utilisées pour séparer une espèce de microbe d'une autre. La capacité d'isoler la souche d'une espèce d'intérêt est essentielle pour déterminer avec précision ses caractéristiques déterminantes.

La plupart des techniques d'isolement des souches ont été créées au XIXe siècle par les pères de la microbiologie Louis Pasteur et Robert Koch. Tous deux s'efforçaient de manière obsessionnelle d'obtenir des cultures de cellules pures (souches) des micro-organismes qu'ils étudiaient.

Source: Sentebrinka / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0) via Wikimedia Commons

Pour obtenir ces cultures cellulaires, ils ont exploré une grande variété de techniques et d'outils, de l'utilisation de cure-dents stériles aux variations dans la composition des milieux de culture où les microbes qu'ils ont étudiés étaient préparés à se développer.

Techniques d'isolement des souches

À l'heure actuelle, toutes les techniques développées et utilisées par ces chercheurs et certaines plus modernes ont été regroupées en 6 types différents, à savoir:

- Rayures, rayures ou rayures: à l'aide d'un instrument fin et pointu, l'endroit où se trouve le microorganisme est touché (notamment pour les cultures cultivées in vitro en milieu solide). Un milieu solide stérile riche en nutriments est rayé avec l'extrémité avec laquelle le micro-organisme a été touché.

- Immersion ou fusion dans le milieu: un petit échantillon de microbes est prélevé (il peut être comme celui pris dans la technique précédente) et il est placé à l'intérieur du milieu de croissance à l'état liquide, de l'agar est ajouté pour se solidifier et attendez qu'il refroidisse. Les colonies ne seront visibles que lorsque le micro-organisme est très développé.

- Dilutions en série: un échantillon du lieu d'origine où l'espèce a été prélevée est dilué consécutivement dans un milieu stérile exempt d'autres micro-organismes. Les dilutions sont «ensemencées» sur des milieux solides et des colonies devraient apparaître.

- Milieux de culture exclusifs: ce sont des milieux de culture qui ne permettent la croissance que du type de microbe d'intérêt; c'est-à-dire qu'il contient des composants ou des nutriments qui permettent uniquement d'isoler la croissance de la souche.

- Séparation manuelle ou mécanique: un petit échantillon du microbe à isoler est placé et à travers un microscope on tente de séparer un seul individu de l'espèce du reste des individus qui l'entourent.

Certaines de ces techniques sont plus faciles à utiliser que d'autres. Cependant, les chercheurs les utilisent en fonction des caractéristiques biologiques de l'espèce étudiée.

Références

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5. Williams, JA (éd.). (2011). Ingénierie des souches: méthodes et protocoles (Vol. 765, pp. 389-407). New York: Humana Press.