Les exigences physiques de la croissance

L’oxygène est le meilleur accepteur final d’électrons disponible, et aussi la source des sous-produits les plus dangereux du métabolisme. Lorsque les électrons descendent la chaîne respiratoire, une petite fraction s’échappe précocement et réduit incomplètement l’oxygène, produisant le radical superoxyde et le peroxyde d’hydrogène. Tous deux attaquent l’ADN, les protéines et les lipides membranaires. La défense est enzymatique. La superoxyde dismutase transforme le radical superoxyde en peroxyde d’hydrogène et en oxygène ordinaire, puis la catalase ou une peroxydase transforme le peroxyde d’hydrogène en eau. La possession d’un jeu fonctionnel de ces enzymes, et leur quantité, déterminent le lieu de vie bien plus précisément qu’une simple préférence. Un aérobie obligatoire comme Pseudomonas aeruginosa les possède au complet. Un anaérobie facultatif comme Streptococcus pyogenes les possède aussi : il peut donc respirer quand l’oxygène est là et fermenter quand il manque. Un micro-aérophile comme Campylobacter jejuni n’a qu’une faible activité : il survit au peu d’oxygène d’un bocal à bougie ou d’une atmosphère micro-aérophile, mais il est lésé par les 21 % de l’air. Un anaérobie obligatoire comme Clostridium manque de superoxyde dismutase et de catalase efficaces : la molécule qui sert de carburant à l’aérobie le tue. C’est pourquoi un anaérobie strict meurt à l’air mais survit en récipient scellé, et pourquoi le potentiel d’oxydoréduction du milieu, et pas seulement la présence d’oxygène, compte. En clinique, la conséquence est directe : les tissus morts d’une plaie par écrasement, d’une piqûre profonde ou d’un pied diabétique ont un potentiel d’oxydoréduction bas et aucune vascularisation : ils deviennent un incubateur anaérobie. Les spores de Clostridium tetani y germent et libèrent la tétanospasmine, et Clostridium perfringens peut produire une gangrène gazeuse. Le traitement vise donc autant l’environnement que l’organisme : le débridement chirurgical retire les tissus morts, le drainage et un pansement ouvert rétablissent l’oxygène, l’oxygénothérapie hyperbare élève la concentration tissulaire d’oxygène, et des antibiotiques comme le métronidazole ou la benzylpénicilline s’y ajoutent. Le laboratoire reproduit la même logique avec le bouillon au thioglycolate, le bocal anaérobie et son sachet générateur de gaz pour les anaérobies stricts, et le bocal à bougie pour les capnophiles et les micro-aérophiles.

Dans l’aliment, les trois mêmes exigences physiques agissent ensemble, et la conservation consiste à en écarter au moins une de la plage des organismes présents. La température se décrit par ses points cardinaux : sous le minimum, la membrane perd sa fluidité et le transport s’arrête ; au-dessus du maximum, les enzymes se dénaturent et la cellule meurt ; à l’optimum, la croissance est la plus rapide. La zone de danger bien connue, environ 5 °C à 60 °C, n’est que la région où les températures cardinales de la plupart des pathogènes alimentaires sont toutes satisfaites : un aliment qui y séjourne multiplie sa charge bactérienne à chaque génération. La réfrigération ne tue pas : elle ralentit le métabolisme, et des organismes psychrotrophes comme Listeria monocytogenes et Yersinia enterocolitica continuent de se multiplier lentement à 4 °C ; c’est pourquoi un aliment prêt à consommer conservé au froid peut devenir dangereux. La congélation est encore moins létale : elle suspend la croissance, et les organismes reprennent à la décongélation. L’humidité se décrit mieux par l’activité de l’eau que par la sécheresse. L’activité de l’eau, aw, est la fraction de l’eau d’un aliment libre pour les micro-organismes, sur une échelle de 0 à 1 où l’eau pure vaut 1,0. La plupart des bactéries exigent une aw supérieure à environ 0,90, Staphylococcus aureus pousse jusqu’à environ 0,86, et les moisissures et levures halophiles descendent plus bas. Le vieux critère de conservation n’est donc pas l’humidité ressentie, mais la quantité d’eau libre. La pression osmotique agit par la même variable : ajouter du sel ou du sucre lie l’eau, abaisse l’aw et soutire l’eau de la cellule bactérienne par osmose à travers sa paroi. C’est pourquoi le poisson salé, la charcuterie et la confiture se conservent, et pourquoi les organismes qui les altèrent sont les halophiles et osmophiles, tolérants aux fortes concentrations de solutés. Combiner les trois conditions — réfrigération, sel ou sucre, et séchage — s’appelle la technologie des obstacles : chaque obstacle trop faible pour arrêter seul la croissance peut suffire en association. La pasteurisation applique la même idée par la chaleur : elle réduit le nombre de formes végétatives sans stériliser, car les endospores et les enzymes thermorésistantes survivent. Pour l’infirmière, la règle est brève : garder les aliments hors de la zone de danger, se rappeler qu’un réfrigérateur ralentit mais ne tue pas, et considérer une faible activité de l’eau comme un moyen de conservation, non comme une garantie.

Une exigence n’est utile que si elle peut être reproduite. À la salle de culture, chacune des huit conditions correspond à un appareil ou à un geste. La température est maîtrisée par un incubateur réglé à 35–37 °C pour les pathogènes et à 25 °C ou 55 °C pour les psychrophiles et les thermophiles, la porte étant ouverte le moins possible pour qu’il retrouve vite sa consigne. Le dioxyde de carbone est fourni par un incubateur à CO2 ou, plus économiquement, par un bocal à bougie où la flamme consomme l’oxygène et élève le dioxyde de carbone ; le même bocal sert aux capnophiles et aux micro-aérophiles. L’oxygène est retiré pour les anaérobies stricts dans un bocal anaérobie muni d’un sachet générateur de gaz et d’un catalyseur, ou par l’emploi d’un milieu réducteur fraîchement bouilli comme le bouillon au thioglycolate, qui montre aussi la répartition de la croissance depuis la surface vers le fond. Le pH est maintenu par un tampon et vérifié au pH-mètre avant stérilisation, car la chaleur peut le décaler. L’humidité est conservée en scellant les boîtes ou en utilisant un incubateur humidifié, car une boîte desséchée ne supportera pas un organisme exigeant. La pression osmotique est ajustée à l’organisme : un organisme d’altération halophile peut exiger du sel ajouté, tandis qu’un milieu contenant du sang est rendu isotonique pour protéger les globules rouges. L’obscurité compte lorsqu’un milieu contient une substance photosensible, et les lampes à ultraviolets servent à désinfecter les surfaces et les postes de sécurité, non à incuber. La stérilité s’obtient par autoclavage à 121 °C et environ 15 psi pendant 15 minutes, par filtration pour les solutions thermolabiles, ou par emploi de matériel plastique à usage unique pré-stérilisé, et elle est maintenue par la technique aseptique à la paillasse. L’infirmière rejoint ces conditions au moment du transport : un prélèvement gardé au chaud dans une poche est envahi, un prélèvement oublié dans un véhicule chaud peut perdre un organisme fragile, un écouvillon desséché peut tuer Neisseria gonorrhoeae avant l’ensemencement, et un échantillon d’urine conservé des heures à température ambiante voit sa numération bactérienne changer. Savoir ce dont chaque organisme a besoin n’est donc pas un détail de laboratoire : cela décide si le résultat reçu mérite d’être utilisé.