Le monde microbien englobe plusieurs domaines :

• Bactériologie : étude des bactéries (procaryotes),
• Virologie : étude des virus,
• Protistologie : étude des micro-eucaryotes (protozoaires et protophytes),
• Mycologie : étude des champignons.

Seules 1% des bactéries de l'environnement sont cultivées et décrites, malgré une biodiversité immense avec environ 6 000 espèces bactériennes nommées.

Les cellules procaryotes sont caractérisées par :

• L'absence de noyau et d’organites membranés,
• Une taille plus petite (entre 100 nm et 500 µm),
• Une structure simple mais fonctionnelle, avec des membranes cellulaires et une paroi rigide.

Taille et formes : diversité de formes, y compris bacilles (bâtonnets), coccobacilles (bâtonnets courts), coques (sphériques), spirochètes (spiralés) et vibrions (en forme de virgule).

Membrane plasmique : semblable à une mosaïque fluide, comparable à celle des eucaryotes.

Paroi cellulaire : élément clé de la cellule procaryote. Elle est essentielle pour la protection contre la lyse osmotique, sauf chez les Mycoplasmes, qui sont dépourvus de paroi et donc déformables.

• Bactéries Gram + : paroi épaisse de peptidoglycane, insensibles aux chocs hypo-osmotique.
• Bactéries Gram - : possèdent une membrane externe avec des lipopolysaccharides (LPS), jouant un rôle protecteur et pouvant agir comme endotoxine.

Capsule : une couche protectrice, composée de polymères peu solubles, permettant de résister à la dessication et à la phagocytose, et facilitant la formation de biofilms.

Pili et fimbriae : appendices spécifiques des bactéries Gram -, impliqués dans l'adhésion et la conjugaison (pili sexuels).

Flagelles : appendices locomoteurs présents chez les bactéries Gram + et Gram -, qui varient selon l'espèce (monotriche, lophotriche, péritriche).

Les bactéries se multiplient par scissiparité (division binaire), un processus très rapide qui peut se produire en seulement 15 minutes pour certaines espèces, notamment les entérobactéries.

Certaines bactéries sont autotrophes et peuvent fixer le CO₂ via le cycle de Calvin-Benson. Exemples : cyanobactéries, bactéries pourpres sulfureuses.

Les bactéries peuvent aussi assimiler l'azote inorganique (NH₄⁺ ou NO₃⁻). Certaines sont capables de fixer le diazote (N₂), bien que cela soit énergétiquement coûteux (18 ATP par molécule d’azote), grâce à l'enzyme nitrogénase.

La croissance bactérienne suit une courbe en quatre phases :

• Phase de latence : période d'adaptation sans division cellulaire. La durée dépend de l'état des cellules et de la composition du milieu.
• Phase exponentielle : période de division rapide où les bactéries se multiplient à la vitesse maximale, selon leur potentiel génétique et les conditions du milieu.
• Phase stationnaire : fin de la croissance active, le nombre de bactéries viables reste constant en raison de l'épuisement des nutriments ou de l'accumulation de déchets.
• Phase de mortalité : diminution logarithmique du nombre de bactéries viables.

Les bactéries sont classées selon leur capacité à croître à différentes températures :

• Psychrophiles : croissent à des températures inférieures à 15°C,
• Mésophiles : température optimale de croissance entre 20 et 45°C,
• Thermophiles : croissance optimale entre 45 et 70°C,
• Hyperthermophiles : peuvent survivre à des températures supérieures à 70°C, jusqu'à 110°C sous pression.

Contrôle par des moyens physiques :

• Chaleur :
• Chaleur sèche : utilisée pour stériliser des objets anhydres et thermorésistants (verre, métaux) à 160-180°C.
• Chaleur humide : stérilisation avec l'autoclave à 120°C, 20 minutes, 1 atm au-dessus de la normale pour détruire les endospores.
• Filtration : utilisée pour stériliser des liquides thermosensibles, avec des filtres ayant des pores de 0,22 µm.

Radiations ionisantes (rayons gamma) : pour stériliser à froid des objets sensibles comme des seringues ou des aliments.

Radiations UV : pour désinfecter des surfaces ou de l’eau, bien que leur pénétration soit limitée.

Contrôle par des moyens chimiques :

• Alcools : désinfectants bactéricides et fongicides qui dénaturent les protéines et dissolvent les lipides membranaires.
• Halogènes (chlore, iode) : utilisés pour la désinfection. L'iode est souvent utilisé sous forme d'iodophores (ex: Bétadine).
• Antibiotiques : substances produites par des micro-organismes qui inhibent la croissance des bactéries (ex: pénicilline, streptomycine, céphalosporines). Ils agissent en inhibant la synthèse de la paroi, des protéines ou des acides nucléiques.

Les bactéries jouent un rôle crucial dans divers secteurs :

• Médical : certaines sont pathogènes et causent des infections.
• Industriel : impliquées dans la fermentation (alcool, fromage) et la production d'antibiotiques et de substances biochimiques (ex: acide citrique).