La microscopie optique est une technique rapide, mais sa fiabilité dépend de l'expérience du technicien et de la qualité de l'équipement. La réglementation réserve souvent l'utilisation du microscope à visée diagnostique aux laboratoires agréés.
L'examen microscopique des tissus peut être nécessaire pour distinguer la maladie invasive d'une colonisation de surface; une distinction qui n'est pas aisément obtenue par les cultures.
La plupart des prélèvements nécessitent une coloration qui met en évidence les microrganismes pathogènes; bien qu'un montage humide Montages humides La microscopie optique est une technique rapide, mais sa fiabilité dépend de l'expérience du technicien et de la qualité de l'équipement. La réglementation réserve souvent l'utilisation du microscope... en apprendre davantage 
sous hydroxyde de potassium non coloré permette de détecter des champignons et d'autres pathogènes.
Le médecin choisit une coloration en fonction des microrganismes pathogènes potentiellement présents. Cependant, aucune coloration n'est spécifique à 100% (c'est-à-dire que différents microrganismes peuvent se colorer de la même façon). La plupart des prélèvements sont traités par coloration de Gram Coloration de Gram La microscopie optique est une technique rapide, mais sa fiabilité dépend de l'expérience du technicien et de la qualité de l'équipement. La réglementation réserve souvent l'utilisation du microscope... en apprendre davantage et, en cas de suspicion de mycobactéries, par coloration spécifique acido-résistante Colorations acido-résistante et acido-résistante modifiée La microscopie optique est une technique rapide, mais sa fiabilité dépend de l'expérience du technicien et de la qualité de l'équipement. La réglementation réserve souvent l'utilisation du microscope... en apprendre davantage . Cependant, certains pathogènes ne sont pas bien visibles avec ces colorations; si de tels agents pathogènes sont suspectés, des méthodes différentes d'identification ou de coloration sont nécessaires.
La détection par microscope nécessite habituellement une concentration d'agent d'environ au moins 1 × 104-5/mL, la plupart des liquides biologiques (p. ex., le liquide céphalorachidien) sont concentrés (p. ex., par centrifugation) avant l'examen.
Coloration de Gram
La coloration de Gram fait ce qui suit:
Classe les bactéries selon leur capacité à retenir la coloration par le cristal violet (Gram positif, couleur bleue) ou non (Gram négatif, couleur rouge)
Permet l'étude de la morphologie de la cellule (p. ex., bacilles ou cocci) et du type de regroupement (p. ex., amas, chaînettes, diploïdes)
Identifie les leucocytes polynucléaires, ce qui est en faveur d'une infection plutôt que d'une colonisation bactérienne
Ces caractéristiques peuvent orienter le traitement antibiotique en attendant l'identification définitive. Trouver un mélange de microrganismes avec de multiples morphologies et caractéristiques de coloration au Gram évoque un échantillon contaminé ou une infection bactérienne polymicrobienne. La découverte de nombreuses cellules malpighiennes dans un prélèvement d'expectorations suggère que l'échantillon est contaminé par de la salive et est d'un intérêt diagnostique limité.
Pour effectuer une coloration de Gram, le prélèvement est fixé par la chaleur sur une lame de verre et coloré par exposition séquentielle au cristal violet de Gram, à l'iode, à un décolorant et à une coloration de contraste (en général de la safranine).
Colorations acido-résistante et acido-résistante modifiée
Ces colorations sont utilisées pour identifier les microrganismes suivants:
Microrganismes modérément acido-résistants (principalement Nocardia Nocardiose La nocardiose est une infection aiguë ou chronique, souvent disséminée, suppurée ou granulomateuse, due à divers saprophytes aérobies du sol du genre Nocardia (bacilles gram-positifs)... en apprendre davantage
spp)Rhodococcus et genres apparentés
Oocystes de certains parasites (p. ex., Cryptosporidium Cryptosporidiose La cryptosporidiose est une infection par le protozoaire Cryptosporidium. Le principal symptôme est une diarrhée aqueuse, souvent accompagnée d'autres signes gastro-intestinaux. Habituellement... en apprendre davantage
, microsporidia Microsporidiose La microsporidiose est une infection due à des microsporidies. La maladie symptomatique se développe préférentiellement au cours du SIDA. Elle comprend une diarrhée chronique, une infection... en apprendre davantage , Cystoisospora [Isospora] belli Cyclosporose La cyclosporose est une infection par le protozoaire Cyclospora cayetanensis. Les symptômes associent généralement une diarrhée aqueuse avec des troubles gastro-intestinaux et généraux... en apprendre davantage 
, Cyclospora Cyclosporose La cyclosporose est une infection par le protozoaire Cyclospora cayetanensis. Les symptômes associent généralement une diarrhée aqueuse avec des troubles gastro-intestinaux et généraux... en apprendre davantage , Balantidium coli)
Bien que la détection des mycobactéries dans les crachats requière au moins 10 000 microrganismes/mL, les mycobactéries sont souvent présentes à des taux moins élevés et la sensibilité du test est donc limitée. Habituellement, plusieurs mL d'expectorations sont décontaminés avec de l'hydroxyde de sodium (soude caustique) et concentrés par centrifugation en vue d'une coloration acido-résistante. Sa spécificité est en revanche meilleure, bien que certains microrganismes modérément acido-résistants soient difficiles à distinguer des mycobactéries.
Colorations fluorescentes
Les colorations fluorescentes permettent une détection de souches à des concentrations plus faibles (< 1 × 104 cellules/mL). Les exemples en sont
Acridine orange (bactéries et champignons)
Auramine-rhodamine et auramine O (mycobactéries)
Calcofluor blanc (champignons, en particulier dermatophytes)
Le couplage d'un marqueur fluorescent à un anticorps spécifique d'un pathogène (immunofluorescence directe ou indirecte) doit en théorie permettre d'augmenter la sensibilité et la spécificité du test. Ces tests sont cependant difficiles à lire et à interpréter et peu d'entre eux (p. ex., tests par anticorps fluorescents directs pour Pneumocystis et Legionella) sont disponibles dans le commerce ou utilisés en routine.
Montages humides
Des montages humides de prélèvements non colorés peuvent être utilisés pour détecter les éléments suivants par microscopie à fond noir:
Les parasites Prise en charge des infections parasitaires Les parasites de l'homme sont des microrganismes qui vivent sur ou dans une personne et tirent leurs nutriments de cette personne (l'hôte). Il existe 3 types de parasites: Microrganismes unicellulaires... en apprendre davantage (dont les œufs d'helminthes et les larves)
Cellules vaginales à inclusions (présentes dans la vaginose bactérienne Vaginite bactérienne La vaginite bactérienne est une dysbiose, une modification complexe de la flore vaginale dans laquelle les lactobacilles diminuent et les pathogènes anaérobies augmentent. Les symptômes comprennent... en apprendre davantage
)
La mise en évidence des champignons peut être accrue par l'application d'hydroxyde de potassium à 10% (KOH) pour dissoudre les tissus environnants et les microrganismes non fongiques.
Coloration à l'encre de Chine (carbone colloïdal)
L'encre de Chine est utilisée principalement pour détecter Cryptococcus neoformans Cryptococcose La cryptococcose est une infection pulmonaire ou disséminée contractée par inhalation de terre contaminée par la levure encapsulée Cryptococcus neoformans or C. gattii. Les symptômes... en apprendre davantage 
ou d'autres champignons encapsulés dans une suspension cellulaire (p. ex., culot de sédimentation du liquide céphalorachidien). Le fond, et non le microrganisme lui-même, est coloré, ce qui révèle la capsule sous forme d'un halo. Dans le liquide céphalorachidien, ce test n'est pas aussi sensible que la recherche d'antigènes solubles cryptococciques. La spécificité est également limitée; les GB peuvent apparaître encapsulés.
Coloration de Warthin-Starry et de Dieterle
Ces colorations couleur argent sont utilisées pour visualiser des bactéries telles que
Bartonella henselae (la cause de la maladie des griffes du chat Maladie des griffes du chat La maladie des griffes du chat est due à la bactérie à Gram négatif Bartonella henselae. Les symptômes sont l'apparition d'une papule locale et d'une lymphadénite régionale. Le diagnostic... en apprendre davantage
)
Coloration de Wright et de Giemsa
Ces colorations sont utilisées pour détecter ce qui suit:
Inclusions intracellulaires formées par les virus et les infections à chlamydia Chlamydia Trois espèces de Chlamydia sont pathogènes pour l'homme, notamment responsables d'infections sexuellement transmissibles et d'infections respiratoires. Le diagnostic dépend des espèces... en apprendre davantage
Certaines bactéries intracellulaires
Coloration au trichrome (coloration de Gomori-Wheatley) et coloration par l'hématoxyline ferrique
Ces colorations sont utilisées pour détecter les protozoaires intestinaux.
La coloration de Gomori-Wheatley est utilisée pour détecter les microsporidies. La coloration de Gomori-Wheatley peut ne pas mettre en évidence les œufs et larves d'helminthes et ne permet pas une identification fiable de Cryptosporidium. Les champignons et les cellules humaines fixent le colorant.
La coloration par l'hématoxyline ferrique différencie les cellules, les inclusions cellulaires et les noyaux. Avec la coloration par l'hématoxyline ferrique, les œufs d'helminthes peuvent être colorés de manière trop foncée pour permettre leur identification.
