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Bactérie Escherichia coli grossie 10 000 fois au microscope électronique.

Culture d'Escherichia coli dans une boîte de Pétri.

Salmonelles (Salmonella typhimurium), en rouge, sur une culture de cellules humaines.

Les micro-organismes ou microbes sont des organismes vivants microscopiques (invisibles à l'œil nu) et qui ne peuvent donc être observés qu'à l'aide d'un microscope.

Le terme microbe est un terme générique et non scientifique visant les bactéries, levures, protozoaires, archaeas et virus, pathogènes ou non. Familièrement, le mot microbe désigne un micro-organisme (le plus souvent une bactérie ou un virus) responsable d'une maladie.

Depuis 1872 (Ferdinand Julius Cohn) les « bactéries » sont différenciées des levures, des moisissures, des infusoires ou des parasites. Le mot microbe (littéralement petite vie) a été introduit par le chirurgien français Charles Sédillot en 1878 pour désigner tous ces êtres vivants infiniment petits, un mois avant que Pasteur et ses collaborateurs fassent une communication à l'Académie de médecine, la Théorie des germes et ses applications à la médecine et à la chirurgie, dans laquelle des êtres vivants microscopiques sont déclarés responsables de maladies : « Si j'avais l'honneur d'être chirurgien … » 30 avril 1878).

Les micro-organismes sont présents dans toute la structure de la taxonomique. Il est possible de distinguer d'une part les micro-organismes procaryotes qui ne possèdent pas de noyau comme les bactéries et les Archaea, et d'autre part les micro-organismes eucaryotes possédant un noyau. Les eucaryotes microscopiques comprennent les champignons comme les levures et les deux types de protistes, algues et protozoaires.

Les micro-organismes sont souvent décrits comme unicellulaires quelques protistes unicellulaires sont visibles à l'œil nu et quelques espèces multicellulaires sont microscopiques.

La taille moyenne des cellules bactériennes est de 0,5 à 1 µm, mais il existe certaines bactéries ayant une taille de plus de 50 µm. Les cellules eucaryotes ont un diamètre allant de 5 à 20 µm.

Les micro-organismes unicellulaires étaient les premières formes de vie à se développer sur Terre, il y a approximativement quatre milliards d'années.

En améliorant le microscope, Antoine van Leeuwenhoek permit la découverte des bactéries, il est le précurseur de l'étude des micro-organismes et de la biologie cellulaire.

Les micro-organismes sont rencontrés dans tous les types d'environnement présent dans la nature, ils colonisent tous les écosystèmes. Ils sont isolés du sol, des eaux douces et des eaux marines, de l'air, mais aussi d'environnement plus hostiles tel que les pôles, les déserts, les geysers, le fond des océans. Les micro-organismes rencontrés dans des environnements extrêmes sont qualifiés d'extrémophiles. De nombreux micro-organismes sont associés aux plantes ou aux animaux avec lesquels ils peuvent entretenir des relations de symbiose, de commensalisme ou de parasitisme. Certains micro-organismes peuvent être pathogènes, c’est-à-dire entraîner une maladie chez les plantes ou les animaux.

Besoins des micro-organismes

Les micro-organismes ont besoin, pour se nourrir de :

• substances organiques :
  • glucides (sucres) : glucose, lactose... apport de carbone et d'énergie.

Utilisation soit par respiration (dégradation totale : gaz), soit par fermentation (composés divers issus du « découpage » plus ou moins important des sucres.

Selon la nature des déchets, on peut distinguer :

• la fermentation lactique : transformation du lactose en acide lactique par des ferments lactiques
• la fermentation aromatique : (lactose)-citrates... transformés en produits aromatiques (diacétile...)
• la fermentation alcoolique.

Les produits de ces fermentations sont des déchets et sont donc rejetés dans le milieu.

• Protides : apport de substances azotées.
  • Dégradation plus ou moins importante des protéines avec libération d'acides aminés, peptides, voire ammoniac : c'est la protéolyse.
• Lipides : éventuellement — apport de carbone et d'énergie.
  • Libération d'acides gras : c'est la lipolyse.
  • La quantité de lipides a un effet protecteur sur la destruction des bactéries par de hautes températures.
• substances minérales : sels
• facteurs de croissance : vitamines
• eau

Par le froid, on stoppe la croissance de la majorité des micro-organismes, qui vont se maintenir en état de dormance, sans multiplication.

L'importance du temps de chauffe permet, pour une température donnée, de parvenir à une destruction plus ou moins complète ; une augmentation de température impliquant une diminution du temps de chauffe. Les principaux traitements thermiques sont la pasteurisation et la stérilisation.

Quand, à une température favorable adaptée et optimale, on permettra le développement de certaines espèces :

• psychrophiles : température optimale de 12 à 15 °C
• psychrotrophes : température optimale de 25 à 30 °C
• mésophiles : température optimale de 30 à 45 °C
• thermophiles : température optimale de 55 à 75 °C

L'interaction de micro-organismes différents peut varier :

• la métabiose : succession sur un même milieu de micro-organismes ; les premiers préparent le « terrain » pour les suivants, puis stoppent leur multiplication et enfin disparaissent.
• la symbiose : développement sur un même milieu et en même temps de plusieurs espèces microbiennes, ces espèces se favorisant mutuellement.
• l'antibiose : on en distingue plusieurs formes
  • par compétition, lié au nombre et à la virulence d'une espèce ; la plus combative occupant le milieu, celui-ci devient impropre au développement de l'espèce la plus faible.
  • par inhibition : les antibiotiques
  • par parasitisme : les bactériophages ou virus dont la multiplication est 25 à 100 fois plus rapide que celle des bactéries.

L'activité des micro-organismes dans la biosphère, leur rôle dans les cycles biogéochimiques, est essentielle pour toute la vie sur Terre.

La microbiologie est la science qui étudie les micro-organismes.