Une solution spécialisée pour l’analyse de la croissance microbienne
Par JD Herlihy, responsable de produit, BioTek Instruments
Le microbiome mondial est composé de bactéries, d’algues, de champignons et d’autres microorganismes qui nous entourent et forment la base de notre monde. Bien que les microbiologistes étudient ces organismes depuis des siècles, nous commençons tout juste à comprendre la complexité et la diversité des microbes comme outils et agents dans la pathophysiologie des maladies.
Les caractéristiques de croissance des microbes sont certains de leurs traits phénotypiques les plus couramment étudiés. Ces informations sont utilisées pour le dépistage de nouveaux antibiotiques, la caractérisation de nouveaux isolats microbiens, l’interrogation de clones pour la biorestauration de déchets toxiques ou le traitement des eaux usées, et de nombreuses autres applications.
Figure 1. Trois caractéristiques phénotypiques utilisées pour mesurer la croissance microbienne et les différences entre les échantillons microbiens.
Traditionnellement, la croissance microbienne était évaluée à l’aide de mesures de densité optique, le plus souvent prises à 600 nm comme substitut de la turbidité. Tout d’abord, les microbes sont cultivés dans un erlenmeyer à l’aide d’un incubateur agitateur. Les changements de densité optique de la suspension cellulaire au fil du temps sont déterminés par spectrophotométrie à l’aide d’une cuvette de 1 cm. De telles analyses cinétiques de la croissance microbienne fournissent des données fiables sur les temps de latence, les phases logarithmiques et le temps nécessaire pour atteindre la phase stationnaire de croissance. Mais elles sont également laborieuses, exigeant que chaque culture soit échantillonnée à plusieurs stades de croissance : 6, 12 et 24 heures ainsi que sur des périodes plus longues.
La transition vers des plaques à puits multiples et des lecteurs de microplaques incubées a considérablement augmenté le rendement et l’acquisition automatisée des données. Cependant, les lecteurs de microplaques présentent certaines limites lors de l’analyse de la croissance microbienne.
Ces limites ont restreint la capacité à réaliser pleinement l’augmentation du rendement et d’autres aspects de l’automatisation des lecteurs de microplaques. Dans des conditions de croissance en aérobie normales, des mesures de croissance précises nécessitent un mélange efficace des échantillons et des températures d’incubation contrôlées. Puisque les plaques nécessitent une agitation et une incubation constantes, les analyses de croissance étaient limitées à une plaque par instrument.
Le mélange est également essentiel pour obtenir des résultats précis de deux façons. Tout d’abord, les échantillons doivent être correctement aérés afin que l’oxygène dissous ne soit pas un facteur de croissance limitant. Deuxièmement, les cellules en suspension de façon inégale peuvent entraîner des traces dans les mesures de turbidité. La tension de surface dans les petits diamètres des puits de plaque de microtitration rend difficile d’obtenir un mélange correct des échantillons. En outre, la mécanique de certains lecteurs de microplaques ne peut pas tolérer l’agitation rigoureuse nécessaire pour briser la tension de surface dans les micropuits.
La température est un autre élément critique de la croissance microbienne. Les microorganismes sont très sensibles à la température, de sorte que des fluctuations et des gradations des températures d’incubation peuvent créer des effets de croissance et de bord ou de plaque inconstants. Sans un contrôle approprié de la température, les résultats sont variables et peu fiables.
Le lecteur Biotek LogPhase 600 est le premier lecteur de microplaques dédié à l’analyse de la croissance microbienne et il répond aux contraintes antérieures des lecteurs de microplaques. La vitesse et l’amplitude d’agitation du lecteur LogPhase 600 ont été conçues pour agiter rigoureusement les échantillons afin d’assurer une aération et une suspension adéquates. Le mécanisme de secouage est doté de connexions mécaniques limitées et d’un moteur robuste. Il a été minutieusement testé pour offrir des performances robustes de longue durée.
La chambre d’incubation a également été soigneusement conçue avec 11 thermistances indépendantes qui mesurent et ajustent les températures pour maintenir des conditions uniformes. Dédié à une seule application, le lecteur LogPhase 600 fournit des données de haute qualité de façon fiable et peut accueillir quatre microplaques à la fois.
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