(temperature, agitation, pH, medium composition), the time elapsed between the inoculation and the signal
appearance (latent time) is a negative linear function of the number of viable inoculated cells : the slope of the
line depends on the microbial species studied.
In itself the potentiometric signal is not selective, since numerous bacterial species, notably the majority of those
associated to the natural water flora are capable of reducing LA. In order to apply the potentiometric technique
to the bacteriological water analysis, it is thus necessary to impose, only to the bio-indicators of water
contaminants, the selective culture conditions without for all that disturbing the redox phenomenon. Refering
to classical procedures in isolating the faecal coliforms (lactose medium containing sodium desoxycholate, high
incubation temperature), we have managed to detect and selectively enumerate Escherichia coli among the
bacterial flora of the water samples issued from a natural environment (moderately or high contamined water :
surface water or used water). With a small proportion of the samples analysed (about 6 %), E. coli is associated
to Klebsiella pneumoniae. A statistical analysis of the latent potentiometric time in terms of the number of E.
coli cells present in the samples has led to a regression line giving a satisfactory correlation coefficient (0.95). By
extrapolating this regression line to the very weak microbial concentrations it was possible to estimate that in
100 ml of water, 1 E. coli would be detected in less than 15 hours.
Thus, it seems possible to apply the potentiometric technique for selectively detecting E.coli in waters, even
poorly contamineted (drinking water, for example) with a sensitivity comparable to that asserted from other
techniques recently developped (impedance measurement, radiometry.). The major assets of potentiometric
measurements in presence of LA lies in the reliability and intelligibility of the results (the redox phenomenon
being qualitatively and quantitatively studied), associated to a very simple technology.
Furthermore, this technique is perfectly adaptable to other media else than fresh water, such as sea water or
biological fluids (blood, urine) and food stuff (milk).
La technique instrumentale proposée participe de l’électrochimie des milieux biologiques ; elle mesure par potentiométrie l’activité métabolique microbienne traduisible en
termes de dénombrement. La présente communication décrit les modalités d’adaptation à
la numération sélective des bio-indicateurs de contamination que sont les “coliformes
fécaux”, choisis comme paramètre analytique essentiel pour des raisons écoépidémiologiques (intérêt sanitaire) et pour des raisons métrologiques (facilité de mise en
évidence).
PRINCIPE DU PROCÉDÉ POTENTIOMÉTRIQUE
Introduites dans un milieu de culture spécifique “minimal”, tamponné, contenant de
l’azote minéral et un sucre immédiatement assimilable, de l’oxygène dissous et un coenzyme transporteur d’électrons (acide lipoïque ou thioctique : AL) sous sa forme oxydée,
les bactéries, en se multipliant, développent une activité réductrice typique -indiquée par
la réduction AL
ALH 2
-
mesurable en continu par potentiométrie à intensité
nulle, à l’aide d’une électrode combinée or/calomel (fig. 1). Les tracés potentiel-temps
obtenus présentent une vague de potentiel, chute brutale de l’ordre de 500 mV qui
constitue le signal de mesure, précédée par une phase de latence où le potentiel reste
constant : ce “temps de latence” (tl) séparant l’instant t 0 de l’inoculation de celui d’apparition du signal est en pratique assimilé au t (100mV) ou t (100) : délai au bout duquel le
potentiel a chuté de 100 mV, index facile à relever sur les tracés expérimentaux (fig. 2).
Ainsi, pour un très large spectre d’espèces et de concentrations bactériennes, le temps de
latence ainsi exprimé est-il une fonction linéaire décroissante du logarithme de la concentration bactérienne initiale : ce résultat est en bon accord avec la réalité expérimentale
ainsi que l’ont montré des mesures d’étalonnage effectuées à l’aide de cultures pure d'E
coli ; les t (100) se répartissent le long d’une droite théorique calculée selon l’équation (2)
(fig. 3).
Ainsi se trouve explicité le principe de mesures potentiochronométriques étalonnables en
dénombrements bactériens ; il est en outre possible de connaître le temps de génération à
partir de la pente de la droite reliant t (100) et log xo (3).
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appearance (latent time) is a negative linear function of the number of viable inoculated cells : the slope of the
line depends on the microbial species studied.
In itself the potentiometric signal is not selective, since numerous bacterial species, notably the majority of those
associated to the natural water flora are capable of reducing LA. In order to apply the potentiometric technique
to the bacteriological water analysis, it is thus necessary to impose, only to the bio-indicators of water
contaminants, the selective culture conditions without for all that disturbing the redox phenomenon. Refering
to classical procedures in isolating the faecal coliforms (lactose medium containing sodium desoxycholate, high
incubation temperature), we have managed to detect and selectively enumerate Escherichia coli among the
bacterial flora of the water samples issued from a natural environment (moderately or high contamined water :
surface water or used water). With a small proportion of the samples analysed (about 6 %), E. coli is associated
to Klebsiella pneumoniae. A statistical analysis of the latent potentiometric time in terms of the number of E.
coli cells present in the samples has led to a regression line giving a satisfactory correlation coefficient (0.95). By
extrapolating this regression line to the very weak microbial concentrations it was possible to estimate that in
100 ml of water, 1 E. coli would be detected in less than 15 hours.
Thus, it seems possible to apply the potentiometric technique for selectively detecting E.coli in waters, even
poorly contamineted (drinking water, for example) with a sensitivity comparable to that asserted from other
techniques recently developped (impedance measurement, radiometry.). The major assets of potentiometric
measurements in presence of LA lies in the reliability and intelligibility of the results (the redox phenomenon
being qualitatively and quantitatively studied), associated to a very simple technology.
Furthermore, this technique is perfectly adaptable to other media else than fresh water, such as sea water or
biological fluids (blood, urine) and food stuff (milk).
La technique instrumentale proposée participe de l’électrochimie des milieux biologiques ; elle mesure par potentiométrie l’activité métabolique microbienne traduisible en
termes de dénombrement. La présente communication décrit les modalités d’adaptation à
la numération sélective des bio-indicateurs de contamination que sont les “coliformes
fécaux”, choisis comme paramètre analytique essentiel pour des raisons écoépidémiologiques (intérêt sanitaire) et pour des raisons métrologiques (facilité de mise en
évidence).
PRINCIPE DU PROCÉDÉ POTENTIOMÉTRIQUE
Introduites dans un milieu de culture spécifique “minimal”, tamponné, contenant de
l’azote minéral et un sucre immédiatement assimilable, de l’oxygène dissous et un coenzyme transporteur d’électrons (acide lipoïque ou thioctique : AL) sous sa forme oxydée,
les bactéries, en se multipliant, développent une activité réductrice typique -indiquée par
la réduction AL
ALH 2
-
mesurable en continu par potentiométrie à intensité
nulle, à l’aide d’une électrode combinée or/calomel (fig. 1). Les tracés potentiel-temps
obtenus présentent une vague de potentiel, chute brutale de l’ordre de 500 mV qui
constitue le signal de mesure, précédée par une phase de latence où le potentiel reste
constant : ce “temps de latence” (tl) séparant l’instant t 0 de l’inoculation de celui d’apparition du signal est en pratique assimilé au t (100mV) ou t (100) : délai au bout duquel le
potentiel a chuté de 100 mV, index facile à relever sur les tracés expérimentaux (fig. 2).
Ainsi, pour un très large spectre d’espèces et de concentrations bactériennes, le temps de
latence ainsi exprimé est-il une fonction linéaire décroissante du logarithme de la concentration bactérienne initiale : ce résultat est en bon accord avec la réalité expérimentale
ainsi que l’ont montré des mesures d’étalonnage effectuées à l’aide de cultures pure d'E
coli ; les t (100) se répartissent le long d’une droite théorique calculée selon l’équation (2)
(fig. 3).
Ainsi se trouve explicité le principe de mesures potentiochronométriques étalonnables en
dénombrements bactériens ; il est en outre possible de connaître le temps de génération à
partir de la pente de la droite reliant t (100) et log xo (3).
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