Introduction à la microbiologie industrielle

Ministère de l’enseignement supérieur et de la rechercher scientifique
Université Telidji Amar – Laghouat
Faculté des sciences et de l’ingénieur
Département de biologie
Complément des cours de microbiologie industrielle destiné aux
étudiants de la cinquième année génie biologique
Introduction à la microbiologie industrielle
Par M. Y. Goudjal
2005 / 2006

Cours de Microbiologie industrielle réalisé par Y. Goudjal - 1 -
MICROBIOLOGIE INDUSTRIELLE.
Généralités.
Les microorganismes au service de l'homme : Des ouvriers qualifiés mis en
œuvre selon des processus génimicrobiologiques, en l’échelle industrielle, afin
d’assurer une biosynthèse et/ou une bioconversion.
¾ Domaines d’activité de la microbiologie industrielle
– agro-alimentaire (agents de saveurs, émulsifiants, fermentations alcoolique,
lactique…)
– production d'énergie (éthanol, méthane, hydrogène,…)
– production de solvants (acétone, butanol,…)
– environnement (bioremédiation des sols pollués, épuration biologique de
'eau, forage pétrolier, extraction de minerais ou biolixiviation,…)
– agriculture, horticulture…(vecteur pour la production d’OGM, herbicides,
insecticides, hormone végétales - gibbérellines… )
– biologie moléculaire (production d'enzymes de restriction,…)
– industrie pharmaceutique (antibiotiques, vitamines, acides aminés,
insuline, hormone de croissance, hydrocortisone, interféron beta-1b,…et de
nombreux autres produits du groupes des antitumoraux, immunosuppresseurs,
anti-inflammatoires,…)
¾ Intérêts de l’utilisation des microorganismes
• Coût plus faible que les procédés par voie chimique :
– catalyse enzymatique,…
• Faisabilité
– synthèse et biotransformations (ex : prostaglandines, stéroïdes) de
certaines molécules ne peuvent se faire que par voie microbienne
– spécificité de la réaction
– stéréospécificité …
• Sécurité accrue
– absence de virus (sida, hépatite B) ou prion ex : cas de transmission de
la maladie de Creutzfeldt Jacob par hormones de croissance extraites
de l’hypophyse de cadavres contaminés.

Cours de Microbiologie industrielle réalisé par Y. Goudjal - 2 -
¾ Cellule bactérienne : produits microbien d’intérêt industriel
• Une fois le micro-organisme recherché obtenu, la formation des produits
désirés dépend de la mise en culture du microorganisme.
• L'utilisation des micro-organismes en biotechnologie moderne est donc basée
sur les principes de la culture en masse. Implique alors :
– la gestion des procédés de culture microbienne
– la connaissance des facteurs limitants la croissance microbienne.
Fig. 01 – Représentation schématique des produits microbiens d’intérêt
industriel.

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1 – Croissance microbienne.
1.1 – Modélisation de la croissance.
—> croissance des populations microbiennes = augmentation de la population
microbienne.
—> Accroissement du nombre de cellules selon une progression géométrique
d'ordre 2
X = biomasse
G = temps de génération moyen d'une population.
n = nombre de génération
t= temps de culture
- Expression mathématique de la croissance microbienne

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• µ = 1/X
• dX/dt
– correspond donc à la vitesse de croissance rapportée à l'unité de
biomasse soit µ = rxt/Xt
– rxt = vitesse de croissance au temps t. [unité de biomasse × h-1 × unité de
biomasse -1]
• µ (h-1) est un paramètre de la culture, il est fonction de la souche
bactérienne et des conditions de culture.
• En dehors de la phase exponentielle, la vitesse spécifique de croissance
varie, traduisant des états physiologiques différents. Le phénomène de
croissance cellulaire comporte en effet plusieurs phases.
1.2 – La courbe de croissance microbienne
Fig. 02 – Courbe de croissance des microorganismes en milieu non renouvelé.
Un milieu de culture est ensemencé par une suspension microbienne, la
variation de la biomasse (X) est suivie en fonction du temps.
1.3. Effet de la concentration en substrat
• Au cours de la phase exponentielle de croissance, bien que la composition du
milieu de culture varie énormément, le taux de croissance µ reste constant.