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Option biotechnologies · Seconde

Micro-organismes et cultures : exercices corrigés de Seconde

Publié le 10 novembre 2026 · Mis à jour le 10 novembre 2026 · Signaler une erreur

L'essentiel

  • Un micro-organisme est un organisme unicellulaire visible seulement au microscope ; il y en a dans les trois domaines du vivant 3.
  • Cultiver au laboratoire impose un milieu aseptique et un milieu de culture adapté aux besoins nutritionnels du micro-organisme 2.
  • Pour dénombrer, on dilue, on étale sur milieu solide, on compte les colonies, puis on remonte à la concentration de départ 4.
  • Concentration (UFC/mL) = nombre de colonies ÷ (volume étalé en mL × dilution).

Comment utiliser ces exercices

Ces exercices suivent l'ordre d'un vrai travail de laboratoire : d'abord savoir de quoi on parle (qu'est-ce qu'un micro-organisme, qui les a découverts), puis préparer des solutions et des dilutions, ensuite cultiver et compter, enfin interpréter une croissance. Ils sont classés du niveau 1 (rappel et calcul direct) au niveau 3 (plusieurs étapes à enchaîner).

Cherche seul d'abord, avec une feuille de brouillon. Ouvre un indice seulement si tu bloques plus de quelques minutes, puis regarde la correction pour comparer ta méthode, pas seulement ton résultat.

Les exercices

Exercice 1 Classer des micro-organismes

★☆☆Environ 8 min

On te donne cinq groupes : bactéries, archées, protistes, champignons unicellulaires (levures) et virus.

  1. Lesquels sont des micro-organismes appartenant sans discussion aux trois domaines du vivant ?
  2. Lesquels sont des eucaryotes unicellulaires ?
  3. Pourquoi les virus sont-ils à part dans cette liste ?
Indice 1

Les trois domaines du vivant sont : bactéries, archées, eucaryotes.

Indice 2

Un virus a besoin d'une cellule-hôte pour se multiplier.

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  1. Rappelle la définition : un micro-organisme est un organisme unicellulaire observable individuellement seulement au microscope 3.

  2. Les trois domaines du vivant sont représentés parmi les micro-organismes : les bactéries, les archées et les eucaryotes unicellulaires 3. Pour la question 1, la réponse regroupe donc bactéries, archées, protistes et champignons unicellulaires.

  3. Les eucaryotes unicellulaires comprennent les protistes et les champignons 3. Les levures étant des champignons unicellulaires, la réponse à la question 2 est : protistes et levures.

  4. Pour la question 3 : certains microbiologistes ajoutent les virus aux micro-organismes, d'autres non, car un virus ne peut ni métaboliser ni se répliquer seul, en dehors d'une cellule-hôte 3. Ils sont donc discutés, contrairement aux quatre autres groupes.

Retiens la logique : trois domaines (bactéries, archées, eucaryotes), et un cas particulier, les virus, dont le statut de vivant fait débat 3.

Exercice 2 Qui a fait quoi ?

★☆☆Environ 8 min

Associe chaque personnage à sa contribution, puis range les quatre découvertes dans l'ordre chronologique.

  • Personnages : Robert Hooke, Antoni van Leeuwenhoek, Louis Pasteur, Joseph Lister.
  • Contributions : (a) rôle des micro-organismes dans la fermentation lactique et alcoolique ; (b) description de structures de reproduction de moisissures ; (c) antisepsie en chirurgie ; (d) observation de micro-organismes avec un microscope de sa fabrication.
Indice 1

Hooke est du XVIIe siècle, comme Leeuwenhoek, mais ses observations publiées sont plus anciennes.

Indice 2

Les dates sont 1665, XVIIe siècle, 1857-1876 et 1867.

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  1. Hooke correspond à (b) : en 1665, il montre les structures de reproduction des moisissures et passe ainsi pour le premier à décrire des micro-organismes 4.

  2. Leeuwenhoek correspond à (d) : au XVIIe siècle, ce drapier hollandais observe des microbes, des levures et des globules du sang avec un microscope qu'il a conçu 3.

  3. Pasteur correspond à (a) : entre 1857 et 1876, il met en évidence le rôle des micro-organismes dans les fermentations lactique et alcoolique 4.

  4. Lister correspond à (c) : en 1867, il transforme la chirurgie grâce à l'antisepsie 3.

  5. Ordre chronologique : Hooke (1665), Leeuwenhoek (XVIIe siècle), Pasteur (1857-1876), Lister (1867). Les travaux de Pasteur sur la fermentation commencent avant l'antisepsie de Lister et se poursuivent après 1867.

Le microscope ouvre la voie au XVIIe siècle ; au XIXe siècle, on comprend que les micro-organismes agissent dans les fermentations, les maladies et l'hygiène chirurgicale.

Exercice 3 Combien de bactéries sur un millimètre ?

★☆☆Environ 6 min

Une bactérie a une longueur d'environ 2 μm2\ \mu m. On aligne des bactéries bout à bout sur une règle, sans espace entre elles. Combien en faut-il pour couvrir 1 mm1\ mm ?

Rappel : 1 mm=1000 μm1\ mm = 1000\ \mu m.

Indice 1

Convertis d'abord les millimètres en micromètres.

Indice 2

Divise la longueur totale par la longueur d'une bactérie.

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  1. Convertis la longueur à couvrir : 1 mm=1000 μm1\ mm = 1000\ \mu m.

  2. Divise par la longueur d'une bactérie : 1000 μm2 μm\dfrac{1000\ \mu m}{2\ \mu m}.

  3. Calcule : 1000÷2=5001000 \div 2 = 500.

  4. Conclus : il faut 500 bactéries alignées pour couvrir un millimètre.

Cet ordre de grandeur explique pourquoi un micro-organisme ne s'observe individuellement qu'au microscope 3.

Exercice 4 Dilutions successives

★☆☆Environ 10 min

Une suspension contient 8×1068 \times 10^{6} UFC/mL. Pour la diluer, on mélange 1 mL de suspension avec 9 mL de diluant stérile : c'est une dilution au dixième. On répète trois fois la même opération, à partir du tube obtenu à l'étape précédente.

Quelle est la concentration du dernier tube, en UFC/mL ?

Indice 1

Un mélange de 1 mL et de 9 mL donne 10 mL au total.

Indice 2

Trois dilutions au dixième divisent par 10×10×1010 \times 10 \times 10.

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  1. Calcule le volume total d'un tube : 1+9=10 mL1 + 9 = 10\ mL. Le volume est multiplié par 10, donc la concentration est divisée par 10.

  2. Après trois opérations identiques, le facteur total de dilution est 103=100010^{3} = 1000.

  3. Divise la concentration de départ : 8×106103=8×103\dfrac{8 \times 10^{6}}{10^{3}} = 8 \times 10^{3}.

  4. Conclus : le dernier tube contient 8000 UFC/mL, soit 8×1038 \times 10^{3} UFC/mL.

Chaque tube de la série est dix fois moins concentré que le précédent : on note ces tubes 10−110^{-1}, 10−210^{-2}, 10−310^{-3}.

Exercice 5 Préparer une solution au laboratoire

★★☆Environ 10 min

Pour une manipulation, on doit préparer 50 mL d'une solution diluée 20 fois à partir d'une solution mère. Quel volume de solution mère faut-il prélever, en mL ? Quel volume de diluant faut-il ajouter ?

Indice 1

Diluer 20 fois, c'est diviser la concentration par 20.

Indice 2

Le volume prélevé de solution mère vaut le volume final divisé par le facteur de dilution.

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  1. Identifie le facteur de dilution : F=20F = 20. Le volume final souhaité est Vf=50 mLV_f = 50\ mL.

  2. Utilise la relation Vmeˋre=VfFV_{mère} = \dfrac{V_f}{F} : Vmeˋre=5020V_{mère} = \dfrac{50}{20}.

  3. Calcule : Vmeˋre=2,5 mLV_{mère} = 2{,}5\ mL.

  4. Déduis le diluant : 50−2,5=47,5 mL50 - 2{,}5 = 47{,}5\ mL.

  5. Vérifie : 502,5=20\dfrac{50}{2{,}5} = 20, le facteur est bien celui demandé.

Préparer des solutions utilisables au laboratoire fait partie des activités pratiques de l'option 2. Le prélèvement doit se faire avec une verrerie adaptée, en milieu aseptique si la solution sert à une culture 2.

Exercice 6 Du nombre de colonies à la concentration

★★☆Environ 12 min

On étale 0,1 mL d'une suspension diluée 10−410^{-4} sur un milieu de culture solide. Après incubation, on compte 46 colonies.

Quelle est la concentration de la suspension de départ, en UFC/mL ?

Indice 1

La concentration dans le tube dilué vaut le nombre de colonies divisé par le volume étalé.

Indice 2

Pour revenir au départ, multiplie par l'inverse de la dilution, ici 10410^{4}.

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  1. Calcule la concentration du tube dilué : 46 UFC0,1 mL=460 UFC/mL\dfrac{46\ UFC}{0{,}1\ mL} = 460\ UFC/mL.

  2. La suspension a été diluée 10−410^{-4}, donc elle était 10410^{4} fois plus concentrée au départ.

  3. Multiplie : 460×104=4,6×106460 \times 10^{4} = 4{,}6 \times 10^{6}.

  4. Conclus : la suspension de départ contient 4 600 000 UFC/mL, soit 4,6×1064{,}6 \times 10^{6} UFC/mL.

Cette démarche s'appuie sur la possibilité de multiplier les germes sur milieu solide afin de les dénombrer 4. Le dénombrement de micro-organismes dans un produit biologique est l'une des activités pratiques de l'option 2.

Exercice 7 Quelle boîte choisir pour compter ?

★★☆Environ 12 min

On étale 1 mL de chacune de trois dilutions d'une même suspension. Résultats :

Dilution Colonies comptées
10−310^{-3} boîte envahie, incomptable
10−410^{-4} 187
10−510^{-5} 21

Dans cet exercice, on convient de ne retenir que les boîtes portant entre 30 et 300 colonies.

  1. Quelle boîte retient-on ? Justifie.
  2. Calcule la concentration de la suspension de départ, en UFC/mL.
Indice 1

Compare chaque résultat à l'intervalle 30-300.

Indice 2

Concentration = colonies ÷ (volume étalé × dilution).

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  1. La boîte 10−310^{-3} est incomptable : le résultat n'est pas utilisable.

  2. La boîte 10−510^{-5} porte 21 colonies, moins de 30 : trop peu pour une estimation fiable selon la convention de l'exercice.

  3. La boîte 10−410^{-4} porte 187 colonies, dans l'intervalle 30-300 : on la retient.

  4. Calcule : 1871×10−4=187×104=1,87×106\dfrac{187}{1 \times 10^{-4}} = 187 \times 10^{4} = 1{,}87 \times 10^{6}.

  5. Conclus : la suspension de départ contient 1 870 000 UFC/mL.

  6. Contrôle : la boîte 10−510^{-5} donnerait 21×105=2,1×10621 \times 10^{5} = 2{,}1 \times 10^{6} UFC/mL, même ordre de grandeur, ce qui est rassurant.

Une boîte trop chargée empêche de séparer les colonies ; une boîte trop pauvre rend le résultat sensible au hasard. On choisit donc la dilution qui donne un nombre de colonies bien comptable.

Exercice 8 Contrôler une eau par filtration

★★★Environ 12 min

On filtre 100 mL d'une eau sur une membrane qui retient les micro-organismes. La membrane est déposée sur un milieu de culture solide. Après incubation, on compte 42 colonies sur la membrane.

  1. Pourquoi dépose-t-on la membrane sur un milieu solide ?
  2. Quelle est la concentration de l'eau, en UFC par litre ?
Indice 1

Le filtre a retenu les germes de 100 mL : le nombre de colonies correspond à ce volume.

Indice 2

Un litre vaut 1000 mL.

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  1. Réponse à la question 1 : le filtre qui a arrêté les micro-organismes peut être placé sur un milieu solide pour permettre leur multiplication, afin de les dénombrer et de les identifier 4.

  2. Calcule le nombre de colonies par millilitre : 42100=0,42 UFC/mL\dfrac{42}{100} = 0{,}42\ UFC/mL.

  3. Convertis en litres : 1 L=1000 mL1\ L = 1000\ mL, donc 0,42×1000=4200{,}42 \times 1000 = 420.

  4. Conclus : l'eau contient 420 UFC/L.

Ici, aucune dilution n'est nécessaire : l'échantillon est peu chargé et c'est la filtration qui concentre les germes sur la membrane.

Exercice 9 Combien de temps pour atteindre un million ?

★★★Environ 15 min

Une culture contient 10310^{3} cellules/mL au départ. Chaque cellule se divise en deux toutes les 30 minutes, sans pause ni mortalité (modèle simplifié).

  1. Combien de divisions sont nécessaires pour atteindre 10610^{6} cellules/mL ?
  2. En combien d'heures ?
Indice 1

Après nn divisions, la population est multipliée par 2n2^{n}.

Indice 2

Il faut multiplier par 10310^{3} : cherche la plus petite puissance de 2 qui atteint ou dépasse 1000.

Indice 3

Une division dure 0,5 h.

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  1. Le facteur de multiplication à obtenir est 106103=1000\dfrac{10^{6}}{10^{3}} = 1000.

  2. Cherche nn tel que 2n2^{n} atteigne 1000 : calcule les puissances de 2 les unes après les autres.

  3. 29=5122^{9} = 512 est trop petit, alors que 210=10242^{10} = 1024 dépasse 1000 : il faut 10 divisions.

  4. Calcule la durée : 10×0,5=5 h10 \times 0{,}5 = 5\ h.

  5. Conclus : il faut 10 divisions, soit 5 heures ; la culture atteint alors 1 024 0001\,024\,000 cellules/mL.

Une croissance de ce type est dite exponentielle : en quelques heures, on passe de mille à un million de cellules par millilitre. En vrai, la croissance finit par ralentir, faute de nutriments : c'est pourquoi le choix d'un milieu adapté aux besoins nutritionnels compte 2.

Exercice 10 Choisir et protéger sa culture

★★★Environ 12 min

Un élève veut cultiver un micro-organisme prélevé dans un produit naturel. Il hésite entre deux démarches :

  • A : étaler l'échantillon sur n'importe quel milieu disponible, sur la paillasse, en ouvrant les boîtes le temps de la discussion ;
  • B : choisir un milieu adapté, ouvrir les boîtes seulement près de la flamme ou dans une zone aseptique, puis fermer immédiatement.
  1. Quelle démarche est correcte ? Justifie avec deux arguments.
  2. Pourquoi des colonies inattendues apparaissent-elles parfois sur une boîte ?
Indice 1

Pense aux deux conditions de la culture : milieu et asepsie.

Indice 2

Une boîte ouverte longtemps reçoit les germes de l'air.

Voir la correction pas à pas

  1. La démarche B est correcte.

  2. Premier argument : la culture au laboratoire impose de travailler en milieu aseptique 2.

  3. Second argument : le milieu doit répondre aux besoins nutritionnels du micro-organisme visé ; le choix d'un milieu adapté fait partie de la méthode 2.

  4. Question 2 : une boîte restée ouverte ou mal manipulée reçoit des micro-organismes extérieurs, qui se multiplient eux aussi. On les appelle des contaminants.

  5. Conséquence : un dénombrement fait sur une boîte contaminée surestime le nombre de germes de l'échantillon, donc le résultat n'est pas utilisable.

  6. Prévention : travailler vite, matériel stérile, boîtes refermées aussitôt, et prévoir une boîte témoin non ensemencée.

Une bonne culture repose sur deux piliers indissociables : le milieu adapté et l'asepsie.

Les questions qu'on se pose

Pourquoi dilue-t-on avant d'étaler sur la boîte ?

Une suspension très concentrée donnerait une boîte envahie, avec des colonies collées les unes aux autres, impossibles à compter. En diluant, on obtient des colonies séparées. On remonte ensuite à la concentration de départ en multipliant par l'inverse de la dilution.

Un micro-organisme est-il forcément dangereux ?

Non. Si le mot « microbe » sonne plutôt mal, c'est que les médecins du XIXe siècle l'ont surtout utilisé pour désigner les agents de maladies 3. Pourtant, ces êtres minuscules interviennent dans le cycle du carbone comme dans celui de l'azote, et presque tous les écosystèmes dépendent d'eux 3.

Que faire si mon résultat de dénombrement paraît très éloigné de celui d'un camarade ?

Vérifie d'abord les unités et la dilution utilisée, puis le volume réellement étalé. Regarde ensuite si ta boîte est dans l'intervalle de comptage choisi et si elle n'est pas contaminée. Au laboratoire, on répète la manipulation plusieurs fois pour s'assurer de la fiabilité du résultat 2.

Sources

  1. Biotechnologies - Ressources Éduscol (enseignement optionnel Seconde), Éduscol. Consulté le 10 novembre 2026.
  2. Biotechnologies - Ressources Éduscol (activités pratiques), Éduscol. Consulté le 10 novembre 2026.
  3. Micro-organisme, Wikipédia. Consulté le 10 novembre 2026.
  4. Microbiologie, Wikipédia. Consulté le 10 novembre 2026.

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