Méthodes et instruments de laboratoire employés par les microbiologistes

Le microbiologiste est un spécialiste de laboratoire. Ainsi, considérant le caractère infinitésimal de l'échelle à laquelle s'exerce la microbiologie, le microbiologiste doit employer des méthodes indirectes et des instruments de laboratoire spécialisés afin de pouvoir utiliser, détecter et identifier un microorganisme et d’en caractériser la nature, la composition, les propriétés et la transformation.

Ces méthodes se basent sur l’analyse et la détermination des propriétés et de la transformation d’entités moléculaires afférentes à la microbiologie. Selon les moyens mis à la disposition du microbiologiste, les méthodes employées seront de nature biochimique, moléculaire ou chimique.

Ces méthodes permettent au microbiologiste de:

  • Déterminer la capacité d’un microorganisme à transformer diverses entités moléculaires afin de mettre en évidence certaines propriétés biochimiques qui le caractérise;
  • Faire des analyses moléculaires sur les gènes d’un microorganisme (amplification, détection et analyse des acides nucléiques);
  • Faire une analyse chimique de l’ensemble des entités moléculaires qui composent un microorganisme et qui le caractérisent par spectrométrie de masse.

Méthodes biochimiques

Les méthodes biochimiques nécessitent l’utilisation de milieux de culture, c’est-à-dire des préparations nutritives sous une forme solide (gélose) ou liquide (bouillon) qui permettent aux microorganismes de croître et de se multiplier. Lorsque cultivés sur des milieux gélosés, certains microorganismes, tels que les bactéries et les levures, vont former, au fur et à mesure qu’elles se multiplient, des colonies ponctuelles qui seront visibles à l'œil nu. Cela permet au microbiologiste d'observer les caractéristiques macroscopiques des colonies, c.-à-d. la forme, la taille, la couleur et la texture. Les microorganismes qui sont mis en culture dans un bouillon ne formeront pas de colonies. La croissance microbienne va plutôt troubler progressivement le milieu jusqu’à ce qu’il soit complètement opaque. La culture en bouillon d’un microorganisme permet, entre autres, de l’observer au microscope à l’aide de techniques de coloration appropriées.

Selon leur composition chimique, les différents milieux de culture utilisés possèdent des propriétés sélectives ou différentielles, ou les deux, ou simplement nutritives. Un milieu de culture sélectif est composé de certaines entités moléculaires qui, de par leur nature et leur abondance, vont favoriser la croissance de certains microorganismes tout en inhibant celle de microorganismes non désirés. Le milieu de culture différentiel permet quant à lui de mettre en évidence, par une réaction chimique ou physico-chimique, l’aptitude d’un microorganisme à dégrader une entité moléculaire en particulier.

L’ensemble des résultats ainsi obtenus permet alors au microbiologiste d’établir le profil biochimique unique à une espèce microbienne et d’en pouvoir en définir l’identité, les caractéristiques et l’utilité. Alors que les méthodes biochimiques permettent de déterminer le phénotype d’un microorganisme (l'ensemble des caractéristiques qu’il exprime dans un milieu naturel ou artificiel), les méthodes moléculaires permettent d’analyser son génotype (l'ensemble des caractéristiques propres à ses gènes), et de déterminer son profil génétique ou profil moléculaire.

Méthodes moléculaires

Les méthodes moléculaires font appel à différentes techniques de laboratoire dont la plus connue est la réaction en chaîne par polymérase (PCR). La première étape de cette technique repose sur l’extraction du matériel génétique microbien à partir d’un l’échantillon, suivie par l’amplification enzymatique d’un fragment d’ADN ciblée, à raison de plusieurs millions de copies identiques, et se termine par la détection du matériel amplifié et l’analyse de la séquence nucléotidique. Selon que les fragments d’ADN ciblés se retrouvent dans des régions très conservées des gènes marqueurs ou au contraire dans des régions très variables, il sera possible de détecter, d’identifier et de caractériser la nature, la composition et les propriétés d’un microorganisme, ainsi que de mettre en évidence sa capacité à synthétiser certains produits d’origine microbienne.

Méthodes chimiques

Par ailleurs, une nouvelle méthode basée sur l’analyse chimique par spectrométrie de masse de l’ensemble des entités moléculaires qui composent un microorganisme et qui le caractérisent tend à se développer rapidement. Cette technique analytique dont l’acronyme usuel est MALDI-TOF (Matrix-Assisted Laser Desorption/Ionisation - time of flight mass spectrometry) permet d’identifier les entités moléculaires et de caractériser leur structure chimique par l’analyse de la masse et de la charge de leurs ions. Bien que cette technique permette des gains de temps significatifs par rapport aux méthodes biochimiques ou moléculaires, elle a des limitations et ne couvre pas encore toute l’étendue de ces méthodes.

 
 

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