MILIEUX DE CULTURE: HISTOIRE, FONCTION, TYPES, PRÉPARATION - LA BIOLOGIE - 2025

Les milieux de culture sont des préparations nutritionnelles spéciales pour la récupération, l'isolement et l'entretien des micro-organismes bactériens et fongiques. Ces milieux peuvent être solides, liquides ou semi-solides.

Louis Pasteur a été le premier à montrer que dans un bouillon à base de morceaux de viande bouillis, il était utilisé pour que les bactéries se reproduisent en grand nombre, au point de brouiller le bouillon. En ce sens, le bouillon de viande de Pasteur est considéré comme le premier milieu de culture liquide utilisé.

Milieux de culture crus et préparés (solides et liquides). Source: Flickr

Puis Robert Koch, avec l'aide de ses collaborateurs Julius Richard Petri et Walter Hesse, a fait de grands progrès. Le premier a conçu la boîte de Pétri, qui est encore utilisée aujourd'hui; et la seconde lui vint à substituer la gélatine à l'agar-agar pour préparer des milieux de culture solides, ce qui était très pertinent, car la gélatine était dégradée par certains microorganismes.

À l'heure actuelle, il existe de nombreuses classes de milieux de culture avec des objectifs différents, par conséquent, ceux-ci sont classés selon leur fonction: parmi les plus importantes, nous pouvons citer les milieux de culture nutritifs, sélectifs, différentiels, de transport, d'enrichissement et de comptage. colonies, entretien et tests de sensibilité.

Certains milieux de culture sont spéciaux pour l'observation des réactions chimiques, étant très utiles pour l'identification du microorganisme impliqué. Parmi eux, on peut citer: Milieu Kligler, MIO, LIA, citrate, entre autres.

L'histoire

Le premier milieu de culture a été préparé par Louis Pasteur lorsqu'il a tenté de montrer que la vie microbienne n'était pas le produit d'une génération spontanée, mais que les micro-organismes pouvaient se multiplier et aussi qu'ils venaient de l'air.

Il a préparé un bouillon avec des morceaux de viande et a observé qu'après quelques jours après avoir été exposé à l'air, il devenait trouble et il y avait une quantité appréciable de micro-organismes dans le bouillon. Dans le même temps, un autre bouillon avec des morceaux de viande préalablement bouillis et scellés hermétiquement est resté translucide au fil des jours.

Cela a attiré l'attention de nombreux chercheurs et ils se sont rendu compte que ces micro-organismes étaient responsables de la décomposition de la viande et provoquaient également certaines maladies.

Pour cette raison, il était essentiel de créer un moyen de reproduire ces micro-organismes en laboratoire afin de les étudier plus avant.

En ce sens, Robert Koch a apporté une contribution inestimable à l'amélioration de certaines techniques de laboratoire, notamment celles liées à l'isolement bactérien, en introduisant le concept de milieu de culture solide.

Au début, il a utilisé des tranches de pommes de terre comme milieu solide, mais plus tard, il a ajouté de la gélatine aux bouillons de viande avec de meilleurs résultats. Cependant, il y avait des moments où la gelée fondait et se transformait en une culture liquide. Aujourd'hui, on sait que cela se produit parce que certaines bactéries sont capables d'hydrolyser la gélatine.

C'est alors que l'un de ses collaborateurs a eu l'idée d'utiliser de l'agar-agar, un composé que sa femme utilisait pour épaissir ses bonbons.

Ce milieu de culture rudimentaire est progressivement devenu plus sophistiqué, jusqu'à atteindre les milieux de culture connus aujourd'hui.

Composition

Chaque milieu a une composition différente, mais il est essentiel qu'il contienne les nutriments spécifiques pour un bon développement du type de microorganisme recherché.

Il peut également contenir des substances chimiques spécifiques qui aident à révéler la voie métabolique d'une certaine souche ou qui montrent la présence de certaines enzymes.

Un autre élément important est l'utilisation de substances tampons. Ceux-ci aident à maintenir l'équilibre osmotique du milieu, ainsi que le pH.

Ils peuvent également contenir des glucides et un indicateur de pH pour montrer la fermentation du sucre ajouté. Un changement de couleur du milieu sera observé s'il y a acidification générée par fermentation.

Certains milieux de culture contiennent des substances inhibitrices. En fonction de la substance utilisée, la croissance de certains microorganismes sera limitée et celle d'autres sera favorisée.

Types de milieux de culture

Les milieux de culture sont classés selon divers critères. Ce sont: selon sa consistance, sa composition et sa fonction.

- Selon sa cohérence

Liquides

Ils ne contiennent pas d'agar-agar. La croissance bactérienne ou fongique est mise en évidence par la turbidité du bouillon, qui est à l'origine translucide.

Solide

Ils contiennent entre 1,5 et 2% d'agar-agar. Le mélange solidifié a une surface qui résiste au mouvement fin de la poignée en platine sans la casser.

Semi-solide

Ils contiennent environ 0,5% d'agar-agar, il s'agit donc d'un état intermédiaire entre le liquide et le solide. Idéal dans les médias qui servent à voir la motilité. Ils sont également recommandés pour la conservation des souches, car ils maintiennent l'humidité beaucoup plus longtemps.

Biphasique

Ce sont des milieux qui sont préparés de telle manière qu'il y ait une phase solide et sur celle-ci un milieu liquide. Largement utilisé pour les hémocultures.

- Selon sa composition

Milieux de culture naturels

Ce sont des substances prélevées directement dans la nature pour cultiver des bactéries, leur offrant un environnement aussi proche de la façon dont elles se développent normalement dans l'écosystème. Exemple, lait, jus, sang dilué, sérum, etc.

Milieux de culture synthétiques

Ce sont les plus utilisés de nos jours, ce sont les milieux déshydratés que nous acquérons dans les maisons de commerce et dont toute la composition chimique est connue, puisqu'ils ont été stratégiquement conçus en fonction du type de microorganisme à isoler.

Milieux de culture semi-synthétiques

C'est la combinaison d'un milieu synthétique auquel un élément naturel est ajouté pour enrichir le milieu.

Milieux de culture cellulaire

Ce sont des milieux spéciaux pour la croissance des virus, car ces micro-organismes sont incapables de survivre à l'extérieur des cellules, ils doivent contenir des tissus ou des cellules vivantes d'un animal ou d'une plante.

Exemple: cultures de cellules rénales de singe ou œufs embryonnés.

- Selon son utilité

Milieux nutritifs, sélectifs, différentiels, de transport, d'enrichissement, d'identification, de quantification des colonies, d'entretien et de sensibilité. Ils seront décrits plus tard.

Fonction

Quel que soit le type de milieu de culture, ils ont tous un point commun: ils facilitent ou favorisent la reproduction de certains microorganismes. La différence réside dans la composition de chacun d'eux, qui est un facteur déterminant pour l'utilité finale qu'ils auront.

Chacun des médias culturels existants est stratégiquement conçu pour la fonction spécifique pour laquelle il a été créé, c'est-à-dire qu'ils ont tous une base qui régit les lignes directrices de leur fonction spécifique.

Il est à noter que les milieux de culture une fois semés doivent être soumis à des conditions de température et d'oxygène adaptées au type de bactérie ou de champignon à isoler.

Par exemple, si vous souhaitez isoler des bactéries anaérobies mésophiles, vous pouvez utiliser de la gélose au sang et incuber dans des conditions anaérobies (sans oxygène) à 37 ° C pendant 48 heures.

Désormais, si un champignon doit être isolé, on utilise de la gélose Sabouraud avec antibiotiques. Il est incubé en aérobiose, à température ambiante pendant plusieurs jours, car ces derniers ont une croissance lente.

Milieux de culture simples nutritifs

Comme son nom l'indique, ces milieux de culture contiennent des substances nutritives, telles que des sources de vitamines, d'acides aminés, d'azote et de carbone, parmi lesquelles on peut citer: extrait de viande ou extrait de levure, amidon de maïs, digestat pancréatique, peptones, glucose, entre autres.

Ils contiennent également d'autres composants qui fournissent à l'environnement un équilibre osmotique, car la plupart des cultures nécessitent un pH proche de 7,0. Ces éléments peuvent être: le chlorure de sodium, le phosphate disodique, entre autres.

Le diluant est de l'eau distillée et les milieux solides contiennent de l'agar-agar.

Le but de ces milieux de culture est de récupérer le microbiote bactérien ou fongique existant dans un échantillon donné. Il ne fait pas de distinction entre les micro-organismes, car il est capable de cultiver un grand nombre de bactéries, à la fois Gram positif et Gram négatif, ainsi que des levures et des champignons mycéliens.

Ils sont recommandés pour ensemencer des échantillons provenant de sites normalement stériles. Cependant, ils ne conviennent pas aux micro-organismes exigeants.

Ils sont également utiles pour le maintien des souches, tant qu'ils ne contiennent pas de glucose.

Milieux de culture enrichis

Si du sang ou du sang chauffé est ajouté aux milieux nutritifs simples, ils deviennent des milieux enrichis (gélose au sang et gélose au chocolat respectivement).

Ces milieux sont très utiles pour ensemencer des échantillons normalement stériles, pour sauver des souches faibles et pour isoler des microorganismes exigeants sur le plan nutritionnel.

Milieux de culture sélectifs

Des milieux de culture sélectifs en plus de contenir des nutriments essentiels pour la croissance de certains microorganismes d'intérêt, des substances inhibitrices sont également ajoutées, telles que des antibiotiques, des antifongiques, des colorants, des sels biliaires, entre autres.

Les substances inhibitrices sont destinées à réduire la variété des souches qui peuvent se développer, en favorisant la croissance d'un groupe particulièrement spécial qui doit être sauvé.

Exemple: bouillon EC (spécial pour les coliformes totaux et fécaux) ou gélose Sabouraud avec antibiotiques (spécifique pour les champignons).

Milieux de culture différentiels

Les milieux différentiels contiennent des éléments nutritionnels nécessaires à la croissance d'un groupe spécifique de micro-organismes et contiennent également des substances qui, en présence de certains micro-organismes, seront métabolisées ou dégradées.

Autrement dit, ils produiront des réactions chimiques qui, d'une manière ou d'une autre, seront mises en évidence dans le milieu de culture.

Certaines réactions alcalinisent ou acidifient le milieu et, grâce à la présence d'un indicateur de pH, ces changements peuvent être mis en évidence par un changement de couleur dans le milieu et dans la colonie.

Par conséquent, parmi un grand groupe de bactéries pouvant se développer dans ce milieu, on distinguera celles qui métabolisent ou dégradent la substance et celles qui ne le font pas, simplement en observant la couleur de la colonie et du milieu.

Par exemple, la gélose au sang permet de distinguer les bactéries qui provoquent une hémolyse bêta (halo clair) de celles qui provoquent une hémolyse alpha (halo verdâtre) et celles qui ne produisent pas d'hémolyse.

Milieux sélectifs et différentiels

Un exemple de ceci est ce qui se passe dans la gélose MacConkey. Il est sélectif car il ne permet que la croissance de bacilles Gram négatifs; et il est différentiel, puisque les bactéries fermentant le lactose (colonies fuchsia) peuvent être distinguées des bactéries non fermentantes (rose pâle ou incolore).

Médias de culture de transport

Comme leur nom l'indique, ce sont des moyens utilisés pour transporter des échantillons prélevés dans un endroit plus ou moins éloigné vers le laboratoire qui traitera l'échantillon. Le milieu de transport maintient l'échantillon dans les meilleures conditions afin d'obtenir des résultats fiables.

Ces milieux de culture ont des caractéristiques très particulières, car ils ne peuvent pas être dépassés en nutriments, car la population bactérienne présente doit rester viable, mais sans augmenter en nombre.

Ce sont généralement des milieux semi-solides, permettant à l'échantillon de rester hydraté. Cependant, aucun compromis ne doit être fait pour acheminer l'échantillon au laboratoire le plus rapidement possible. Exemples de moyens de transport: Stuart medium, Cary Blair et Amies.

Milieux de culture d'enrichissement

Ces milieux de culture sont liquides. Ils sont utilisés pour sauver des agents pathogènes spécifiques qui, à un moment donné, peuvent être présents dans un échantillon en quantité minimale.

Il est également utile de sauver une souche pathogène qui peut être faible de tout traitement antérieur reçu. Ex: eau peptonée, bouillon de thioglycollate et bouillon de sélénite.

Ces milieux contiennent des substances inhibitrices qui empêchent la croissance du microbiote qui l'accompagne et des nutriments spécifiques qui favorisent le développement du microorganisme d'intérêt.

Milieux de culture à des fins d'identification

Ces milieux contiennent des substances qui peuvent être métabolisées chimiquement par certaines bactéries, produisant des réactions chimiques qui montrent la présence d'enzymes ou de voies métaboliques spécifiques.

Par conséquent, ils sont utilisés comme tests biochimiques qui aident à la reconnaissance du genre et des espèces d'un groupe particulier de souches. Exemple: Le milieu Kligler montre si le micro-organisme est capable de fermenter le glucose et le lactose, s'il produit du sulfure d'hydrogène et du gaz.

Ce milieu contient des substances révélatrices permettant d'observer la réaction, comme l'indicateur de pH, et des ions fer.

Ce test simple permet de différencier deux grands groupes de microorganismes bactériens, comme les bactéries appartenant à la famille des Enterobacteriaceae, des bactéries dites non fermentantes.

Milieux pour compter les colonies

Ce sont des milieux simples et non sélectifs qui servent à la quantification d'une population microbienne, comme le milieu de comptage standard. Le type de micro-organisme qui se développera dans ce milieu dépendra des conditions de température et d'oxygène établies.

Milieux de culture pour les tests de sensibilité

Le milieu standardisé à cet effet est la gélose Müeller Hinton, ce milieu est idéal pour évaluer le comportement de différents antibiotiques contre un microorganisme pathogène isolé.

Il est particulièrement utile dans les bactéries peu exigeantes, tandis que dans les bactéries exigeantes, il ne peut être utilisé que s'il est complété par du sang.

Milieux de culture pour la maintenance

Le but de ces moyens est de reproduire le microorganisme et également de maintenir la viabilité de la bactérie ou du champignon le plus longtemps possible et également de préserver ses fonctions physiologiques.

Une caractéristique importante est que ce type de milieu ne doit pas contenir de glucose, car bien que ce soit un élément qui assure une croissance rapide, sa fermentation produit également des acides qui diminuent la durée de vie du micro-organisme.

Certains laboratoires doivent garder certains micro-organismes viables pour une utilisation ultérieure dans des études de recherche, des contrôles internes ou à des fins éducatives.

préparation

Actuellement, il existe de nombreuses marques commerciales qui distribuent les différents supports de culture. Les milieux se présentent sous forme lyophilisée ou déshydratée, contenus dans des bocaux hermétiques et protégés de la lumière.

Chaque milieu est accompagné d'une étiquette précisant le nom du milieu, ses composants, le numéro de lot et la quantité à peser pour préparer un litre de milieu de culture.

De l'eau distillée est utilisée comme diluant. La quantité pesée est dissoute dans un litre d'eau distillée jusqu'à homogénéisation du mélange. La plupart des milieux sont autoclavés, à une pression de 15 livres, à une température de 121 ° C, pendant 15 minutes.

Les milieux liquides sont autoclavés déjà répartis dans leurs tubes de travail respectifs, tandis que les milieux solides sont autoclavés dans des flacons Erlenmeyer.

Ces derniers sont laissés au repos jusqu'à ce qu'ils atteignent une température de 55 ° C et sont servis dans des boîtes de Pétri à l'intérieur d'une hotte à flux laminaire ou à proximité du bec Bunsen. Ils sont laissés à solidifier et conservés au réfrigérateur à l'envers.

Il existe également des milieux de culture solides qui sont répartis dans des tubes, leur permettant de se solidifier soit en plots (droits) soit en bec de cannelure (incliné).

Avant d'utiliser tout milieu de culture préparé, qu'il soit solide ou liquide, il doit être tempéré avant de semer l'échantillon.

Importance

Les milieux de culture sont sans aucun doute un outil de travail très précieux pour les microbiologistes, car ils permettent de récupérer l'agent infectieux qui à un certain moment peut affecter un individu ou contaminer un aliment, un environnement ou une surface.

En ce sens, on peut dire que la microbiologie a différents domaines, parmi lesquels la microbiologie clinique, industrielle, environnementale, alimentaire, entre autres, et que les milieux de culture sont utilisés dans tous.

Bien entendu, le type de support utilisé dans chaque cas peut varier en fonction des besoins et du type d'échantillon traité. Le groupe de microorganismes recherché a également des influences.

L'isolement du microorganisme pathogène ou de la cause de toute contamination est essentiel pour pouvoir mettre en œuvre un traitement efficace ou adopter des procédures permettant d'éliminer le contaminant en question.

Dans le cas de la microbiologie clinique, il est non seulement important d'isoler le microorganisme et de l'identifier (connaître le genre et l'espèce), mais l'antibiogramme doit également être réalisé.

Cette étude, qui utilise également un milieu de culture, nous permettra de dire quel antimicrobien est sensible et lequel est résistant, ou en bref, qui peut être utilisé comme traitement et qui ne le peut pas.

Par conséquent, les milieux de culture en général ne peuvent pas manquer dans un laboratoire de microbiologie, quelle que soit la zone.

Enfin, on peut dire que les milieux de culture ont permis d'étudier divers aspects à la fois des bactéries et des champignons.

Contrôle qualité des milieux de culture

La préparation et l'utilisation des milieux de culture ne doivent pas être faites à la légère. Dans chaque laboratoire, il doit y avoir un service qui applique des protocoles de contrôle qualité aux milieux, à chaque fois que de nouveaux lots sont préparés, et s'assure ainsi qu'ils sont correctement préparés, stériles et fonctionnels.

Pour évaluer leur stérilité, un ou deux milieux sont prélevés au hasard dans chaque lot et incubés à 37 ° C pendant plusieurs jours (il ne doit y avoir aucune croissance). Des souches de référence ATCC (American Type Culture Collection) dûment cultivées et viables sont utilisées pour vérifier leur fonction.

Élimination des milieux de culture

Après avoir utilisé le milieu de culture, il doit être éliminé de manière à ne pas contaminer l'environnement.

Pour ce faire, le matériau est autoclavé avant d'être jeté. Par la suite, le matériau est retiré de la verrerie. Ce dernier est ensuite lavé, séché, stérilisé et conservé pour une utilisation ultérieure. En cas d'utilisation d'assiettes jetables, celles-ci sont stérilisées et ensuite jetées dans des sacs spéciaux.

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