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TP Culture Bactérienne

Isolement, Dénombrement et Caractérisation

3h de manipulation Niveau Terminale STL

Consignes de Sécurité OBLIGATOIRES

Équipements de Protection Individuelle (EPI)

  • • Blouse fermée, manches longues
  • • Gants nitrile (changés régulièrement)
  • • Lunettes de protection
  • • Cheveux attachés

Règles d'hygiène

  • • Lavage des mains avant/après manipulation
  • • Ne JAMAIS manger, boire, pipeter à la bouche
  • • Désinfecter la paillasse (alcool 70°)
  • • Élimination DASRI obligatoire

Objectifs du TP

Techniques de Culture

  • ✓ Maîtriser l'asepsie
  • ✓ Préparer les milieux de culture
  • ✓ Ensemencer en conditions stériles

Isolement

  • ✓ Technique des stries d'épuisement
  • ✓ Étalement en surface
  • ✓ Obtention de colonies isolées

Dénombrement

  • ✓ Dilutions en série
  • ✓ Calcul UFC/mL
  • ✓ Interprétation statistique

Rappels Théoriques

Croissance bactérienne

Les bactéries se multiplient par scissiparité (division binaire). Temps de génération : 20 min (E. coli) à plusieurs heures selon l'espèce et les conditions.

Équation de croissance :

N = N₀ × 2ⁿ

où n = nombre de générations

Principe de l'isolement

L'isolement permet d'obtenir des colonies pures issues chacune d'une seule cellule bactérienne. Chaque colonie visible contient environ 10⁶ à 10⁸ bactéries génétiquement identiques (clone).

Matériel Nécessaire

Milieux de Culture

  • Bouillon LB (Luria-Bertani)

    Milieu riche liquide - 10g/L tryptone, 5g/L extrait levure, 10g/L NaCl

  • Gélose Nutritive (GN)

    Milieu solide non sélectif - 15g/L agar + nutriments

  • Eau physiologique stérile

    NaCl 0,9% - pour dilutions

Petit Matériel Stérile

  • • Pipettes graduées stériles (1mL, 10mL)
  • • Pipettes Pasteur stériles
  • • Cônes stériles avec filtre
  • • Étaleurs en verre (râteaux)
  • • Anses de platine / öses jetables
  • • Tubes à essai stériles (10)
  • • Boîtes de Petri (∅ 90mm)
  • • Portoirs

Équipements

  • 🔥
    Bec Bunsen / Bec électrique

    Zone stérile par convection

  • 🧊
    Étuve réglée à 37°C

    Incubation 24-48h

  • 🔬
    PSM (optionnel)

    Poste de Sécurité Microbiologique

  • • Vortex
  • • Micropipettes P100, P1000
  • • Marqueur indélébile

Souche Bactérienne Utilisée

Escherichia coli K12 - souche de laboratoire non pathogène (classe de risque 1). Culture de 18-24h en phase stationnaire, DO₆₀₀ ≈ 1,0.

Techniques d'Asepsie

Travail au Bec Bunsen

1

Zone stérile = 15-20 cm autour de la flamme (courant d'air ascendant)

2

Flamber l'anse/öse jusqu'au rouge vif, laisser refroidir 5s

3

Flamber les ouvertures de tubes/flacons avant et après chaque prélèvement

4

Ouvrir les boîtes de Petri à 45°, jamais complètement

Poste de Sécurité Microbiologique (PSM)

Avantages :

  • Protection du manipulateur (flux laminaire descendant)
  • Protection de l'échantillon (air HEPA filtré)
  • Surface de travail plus grande

Précautions :

  • Allumer 15 min avant utilisation
  • Nettoyer à l'éthanol 70% avant/après
  • Ne pas obstruer les grilles de ventilation

Schéma : Zone Stérile au Bec Bunsen

                    ↑ Courant ascendant ↑
                         ╱ ╲
                        ╱   ╲
                       ╱     ╲
        ┌─────────────╱───────╲─────────────┐
        │            ╱  ZONE   ╲            │
        │           ╱  STÉRILE  ╲           │
        │    ←15cm→║   🔥🔥🔥   ║←15cm→     │
        │          ║   FLAMME   ║           │
        │           ╲          ╱            │
        │            ╲        ╱             │
        └─────────────────────────────────────┘
                    PAILLASSE

        ⚠️ Travailler DANS cette zone uniquement
PARTIE 1

Isolement par la Méthode des Stries

Objectif : Obtenir des colonies isolées à partir d'une suspension bactérienne en diluant progressivement l'inoculum sur la gélose.

1

Préparation du poste de travail

  • • Nettoyer la paillasse à l'éthanol 70%
  • • Allumer le bec Bunsen (flamme bleue)
  • • Disposer le matériel à portée de main dans la zone stérile
  • Identifier la boîte (nom, date, dilution) sur le FOND (pas le couvercle !)
2

Prélèvement de l'inoculum

  • • Flamber l'anse de platine jusqu'au rouge vif
  • • Laisser refroidir 5 secondes (ne pas souffler !)
  • • Flamber l'ouverture du tube de culture
  • • Prélever une petite quantité de suspension (öse pleine)
  • • Reflamber l'ouverture et reboucher
3

Technique des stries d'épuisement (4 quadrants)

Stries d'épuisement - Vue de dessus Zone 1 (DÉPART) ════════ ╱╲ ╱ ╱ ╲ ╱ ╱ ╲ ╱ ───────────── ╱ Zone 2 ╲ ╱ ═══════════ ╲ │ ╲ ╲ ╲ │ │ ╲ ╲ ╲ │ │ FLAMBER │ Zone 4 │ ↖ entre │ Zone 3 ═══ │ ↖ zones │ ═══ ╲ │ ↖ ↓ │ ╱ ╲ │ │ ╱ ╲ │ ↙ ↙ ↙ │ ╱ ╲ │ ↙ ↙ ↙ │╱ ╲│ ══════════════╱ └───────────────┘ COLONIES ISOLÉES ici ●●● (Zone 4)

Zone 1 : Stries serrées avec l'inoculum initial

→ FLAMBER l'anse

Zone 2 : Partir du bord de zone 1, stries espacées

→ FLAMBER l'anse

Zone 3 : Partir du bord de zone 2, encore plus espacées

→ FLAMBER l'anse

Zone 4 : Quelques stries finales → colonies isolées

⚠️ Point critique : TOUJOURS flamber l'anse entre chaque zone ! C'est ce qui permet la dilution progressive.

4

Incubation

  • • Refermer la boîte
  • • Placer couvercle vers le bas (évite condensation sur colonies)
  • • Incuber à 37°C pendant 24h
  • • Ne pas ouvrir pendant l'incubation
PARTIE 2

Dilutions en Série et Dénombrement

Objectif : Déterminer la concentration bactérienne (UFC/mL) de la suspension par la méthode des dilutions en cascade et dénombrement sur boîte.

Principe des Dilutions Décimales

SUSPENSION     Tube 1      Tube 2      Tube 3      Tube 4      Tube 5
  MÈRE         (10⁻¹)      (10⁻²)      (10⁻³)      (10⁻⁴)      (10⁻⁵)
    │            │           │           │           │           │
    │  1 mL      │  1 mL     │  1 mL     │  1 mL     │  1 mL     │
    ▼            ▼           ▼           ▼           ▼           ▼
  ┌───┐       ┌───┐       ┌───┐       ┌───┐       ┌───┐       ┌───┐
  │███│──────▶│░░░│──────▶│░  │──────▶│   │──────▶│   │──────▶│   │
  │███│ 1mL   │░░░│ 1mL   │░  │ 1mL   │   │ 1mL   │   │ 1mL   │   │
  │███│       │░░░│       │░  │       │   │       │   │       │   │
  └───┘       └─┬─┘       └─┬─┘       └─┬─┘       └─┬─┘       └─┬─┘
  ~10⁹/mL     9mL EP      9mL EP      9mL EP      9mL EP      9mL EP
                │           │           │           │           │
                ▼           ▼           ▼           ▼           ▼
              Étaler     Étaler      Étaler      Étaler      Étaler
              100µL      100µL       100µL       100µL       100µL
                │           │           │           │           │
                ▼           ▼           ▼           ▼           ▼
              ⊙⊙⊙⊙⊙      ⊙⊙⊙⊙       ⊙⊙⊙        ⊙⊙         ⊙
              tapis      >300        30-300      30-300      <30
              INTCPT     INTCPT      COMPTABLE   COMPTABLE   imprecis

EP = Eau Physiologique stérile (NaCl 0,9%)

1

Préparation des tubes de dilution

  • • Préparer 5 tubes stériles contenant 9 mL d'eau physiologique
  • • Identifier chaque tube : 10⁻¹, 10⁻², 10⁻³, 10⁻⁴, 10⁻⁵
  • • Préparer 6 boîtes de Petri identifiées (SM, 10⁻¹ à 10⁻⁵)
2

Réalisation des dilutions

Pour CHAQUE dilution :

  1. Vortexer le tube précédent (homogénéisation)
  2. Prélever 1 mL avec pipette stérile
  3. Transférer dans le tube suivant (9 mL EP)
  4. Vortexer immédiatement
  5. Changer de pipette pour chaque dilution !
3

Étalement en surface

  • • Déposer 100 µL (ou 0,1 mL) de chaque dilution au centre de la boîte
  • • Étaler avec un râteau stérile (étaleur en verre ou plastique)
  • • Technique : mouvements circulaires + rotation de la boîte
  • • Laisser sécher 5 min couvercle entrouvert près de la flamme

Technique d'étalement :

    1. Dépôt central        2. Étalement            3. Séchage

        ┌─────┐              ┌─────┐              ┌─────┐
        │     │              │ ↺   │              │░░░░░│
        │  ●  │      ──▶     │↺ ● ↺│     ──▶     │░░░░░│
        │     │              │   ↺ │              │░░░░░│
        └─────┘              └─────┘              └─────┘

        100 µL           Râteau stérile      Film homogène
                         mouvements          (5 min séchage)
                         circulaires
4

Incubation et lecture

  • • Incuber à 37°C, 24h, couvercle vers le bas
  • • Compter les colonies sur les boîtes contenant 30 à 300 colonies
  • • Utiliser un compteur de colonies si disponible

Formule de Calcul UFC/mL

N = n × d / V

N = Concentration en UFC/mL

n = Nombre de colonies comptées

d = Facteur de dilution (ex: 10⁴ pour dilution 10⁻⁴)

V = Volume étalé en mL (0,1 mL = 100 µL)

Exemple de calcul :

Dilution 10⁻⁴ : 145 colonies comptées

Volume étalé : 0,1 mL

N = (145 × 10⁴) / 0,1

N = 1,45 × 10⁷ UFC/mL

Tableau de Lecture Type

Dilution10⁻¹10⁻²10⁻³10⁻⁴10⁻⁵
Nbre coloniesTapis>300185223
Exploitable ?⚠️ limite

✅ Exploitable (30-300 colonies) | ⚠️ Limite basse (<30) | ❌ Non exploitable

PARTIE 3

Caractérisation des Colonies

Objectif : Décrire les caractéristiques morphologiques des colonies et réaliser une coloration de Gram pour identifier le type bactérien.

Critères Morphologiques (Œil nu)

Taille :Punctiforme (<1mm), Petite (1-2mm), Moyenne (2-4mm), Grande (>4mm)
Forme :Ronde, Irrégulière, Filamenteuse, Rhizoïde
Élévation :Plate, Bombée, Convexe, Cratériforme, Ombiliquée
Bords :Réguliers (entiers), Ondulés, Lobés, Dentelés, Filamenteux
Surface :Lisse, Rugueuse, Brillante, Mate, Muqueuse
Couleur :Blanche, Crème, Jaune, Rose, Pigmentée
Opacité :Opaque, Translucide, Transparente

Schéma des Formes de Colonies

VUE DE DESSUS :         VUE DE PROFIL :

⬤ Ronde               ═══ Plate

☁ Irrégulière         ⌓ Convexe/Bombée

✳ Rhizoïde            ⌢ Ombiliquée

〰 Filamenteuse        ∪ Cratériforme


BORDS :
────── Entiers (lisses)
∿∿∿∿∿∿ Ondulés
▓▓▓▓▓▓ Dentelés
╬╬╬╬╬╬ Lobés

Coloration de Gram (Résumé)

Gram + (Violet)

  • • Paroi épaisse (peptidoglycane)
  • • Retient le cristal violet
  • • Ex: Staphylococcus, Streptococcus, Bacillus

Gram - (Rose)

  • • Paroi fine + membrane externe
  • • Perd le violet, prend la safranine
  • • Ex: E. coli, Pseudomonas, Salmonella
Protocole Gram : Fixation → Cristal violet (1 min) → Lugol (1 min) → Décoloration alcool (30 sec) → Safranine (30 sec) → Observation ×100 immersion

Fiche de Caractérisation Type

CritèreColonie AColonie B
Taille2-3 mm1 mm
FormeRondeIrrégulière
ÉlévationConvexePlate
BordsEntiersDentelés
SurfaceLisse, brillanteRugueuse, mate
CouleurCrèmeBlanche
GramGram - (bacilles)Gram + (coques)

Résultats Attendus

Isolement réussi si :

  • ✓ Colonies bien séparées en zone 3-4
  • ✓ Pas de contamination visible
  • ✓ Aspect homogène des colonies (culture pure)
  • ✓ Taille et morphologie conformes à E. coli

Dénombrement valide si :

  • ✓ Au moins une boîte avec 30-300 colonies
  • ✓ Dilutions cohérentes (facteur ~10 entre boîtes)
  • ✓ Calcul UFC/mL reproductible
  • ✓ Résultat : 10⁸ - 10⁹ UFC/mL pour culture 24h

Pour E. coli K12 (attendu) :

  • • Colonies rondes, 2-3 mm, lisses, brillantes, bombées
  • • Couleur crème à légèrement grisâtre
  • • Bords entiers (réguliers)
  • • Gram négatif : bacilles roses au microscope
  • • Concentration typique : 1-5 × 10⁸ UFC/mL (culture 18-24h)

Erreurs Fréquentes à Éviter

Technique d'isolement

  • Ne pas flamber l'anse entre zones → pas de dilution, tapis bactérien
  • Stries qui se chevauchent → colonies non isolées
  • Anse trop chaude → tue les bactéries, aucune croissance
  • Creuser la gélose → bactéries en profondeur, colonies déformées

Dilutions et dénombrement

  • Même pipette pour toutes dilutions → erreur de concentration
  • Pas de vortex → suspension non homogène, comptage faussé
  • Oublier le facteur volume → erreur de calcul ×10
  • Compter une boîte confluente → résultat non fiable

Asepsie

  • Travailler hors zone stérile → contamination aéroportée
  • Ouvrir boîte à plat → sédimentation de contaminants
  • Parler au-dessus des boîtes → projection de salive

Incubation

  • Couvercle vers le haut → condensation tombe sur colonies
  • Température incorrecte → croissance lente ou nulle
  • Incubation trop longue → colonies confluentes, satellites

Élimination des Déchets (DASRI)

Déchets biologiques

  • • Boîtes de Petri ensemencées → sac jaune DASRI
  • • Tubes de culture → autoclavage puis DASRI
  • • Milieux de culture usagés → autoclavage obligatoire
  • • Gants, pipettes jetables → poubelle DASRI

Procédure

  1. Ne JAMAIS jeter de matériel biologique à la poubelle normale
  2. Autoclavage : 121°C, 20 min, 1 bar
  3. Après autoclavage : poubelle DASRI ou ordures selon protocole local
  4. Anse de platine : flamber puis ranger (réutilisable)
DASRI = Déchets d'Activités de Soins à Risques Infectieux. Collecte spécialisée, incinération obligatoire.

Questions de Réflexion

1. Pourquoi doit-on flamber l'anse entre chaque zone de stries ?

Piste : Pensez au principe de dilution progressive...

2. Pourquoi ne compte-t-on que les boîtes contenant 30-300 colonies ?

Piste : Fiabilité statistique et erreur de comptage...

3. Si vous obtenez des colonies de morphologies différentes sur une boîte inoculée avec une culture pure, que suspectez-vous ?

Piste : Contamination, variants phénotypiques, erreur de manipulation...

4. Pourquoi incube-t-on les boîtes couvercle vers le bas ?

Piste : Condensation et intégrité des colonies...

5. Calculez : 87 colonies en dilution 10⁻⁵, volume étalé 100 µL. Quelle est la concentration ?

Réponse : N = (87 × 10⁵) / 0,1 = 8,7 × 10⁷ UFC/mL

Points Clés à Retenir

  • L'asepsie est la base de toute manipulation microbiologique
  • Flamber l'anse = TOUJOURS entre chaque étape
  • 1 colonie = 1 clone = ~10⁶-10⁸ cellules identiques
  • Dilution 10⁻¹ = 1 mL dans 9 mL = facteur 10
  • 30-300 colonies = zone de comptage fiable
  • UFC/mL = (colonies × dilution) / volume étalé (mL)
  • Gram + = violet / Gram - = rose
  • Tout déchet biologique → DASRI, jamais poubelle normale

TP conforme au programme de Terminale STL spécialité Biotechnologies (BBB)

Dernière mise à jour : Mars 2026

Scientia