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Présentation1

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La république Algérienne Démocratique
et populaire université des sciences et
technologies Houari Boumediene.
PRODUCTION DE PROTEINES
D’ORGANISMES
UNICELLULAIRE.
Présenter par :
Bendjoudi Anis
Ayache Adam.
PLAN
1- INTRODUCTION.
2- Les Types
d’organisme
unicellulaire.
3- La synthèse des
protéines.
4-Le milieu de culture.
5- Modification
génétique des microorganismes.
6-Les procédés de
fermentations.
7- Les différents
substrats.
8- La croissance des
Micro-organismes.
9- Extraction et
purification des
protéines.
10- Les critères requis
dans les P.O.U et
domaines d’application
11- Conclusion.
INTRODUCTION:
unicellulaire
MICROBES
pluricellulaire
MERDE
• Les microorganismes unicellulaires sont des organismes constitués
d’une seule cellule, il en existe des millions d’espèces, les scientifiques
pensent qu’ils sont présent sur terre depuis 3.8millions d’années.
• Parmi ces microorganismes unicellulaires on distingues :
LES DIFFERENT MICRO-ORGANISMES UNICELLULAIRES.
Aquatiques
Sous le sol
Aeriens
Phytoplancton
produit la majorité de l’oxygène sur la planète et se trouve à la
base des chaînes alimentaire dans l’océan.
Les décomposeurs unicellulaires,
terminent la chaîne alimentaire et convertissent l’azote du sol en nutriments pour les
plantes.
,
Les paramécies : sont des micro-organismes vivant
dans l’air. On peut aussi le trouver dans d’autres
milieux
Synthèse protéique :
- comme tout autre être vivant un
microorganismes unicellulaire peut se déplacer
se nourrir faire les échange gazeux et se
reproduire c’est-à-dire qu’il peut combler ses
besoins fondamentaux, et la fonction la plus
fondamentale qui nous intéresse est sa
capacité à synthétiser ses propres molécules
protéique, et même si cette synthèse se fait
par les deux étapes essentielles c’est-à-dire la
transcription et la traduction elle n’est pas
complètement identique à celle des eucaryotes
en effet l’opération chez ces organismes est
beaucoup plus simple :
La synthèse protéiques chez les eucaryotes et procaryotes
unicellulaire
Eucaryotes
Procaryotes unicellulaire
,
• Et c’est pour cela que les scientifiques ont décidé d’utiliser
ces organismes comme ‘’usines a protéines’’.
• Mais quelles sont les procédures utilisées pour exploiter ces
organismes ?
Etapes de la production :
Modification génétique
Etapes post-production:
Isolement
• Dans notre cas par
filtration
Purification
• À fin d’obtenir
une protéine
partiellement
pure,
Commercialisation.
• Cela
dépend du
produit.
Milieu de culture des Microorganisme unicellulaire
Pour pouvoir entamer une production à l’échelle industrielle d’une
quelconque protéine qu’elle soit enzymatique (ex : ADN polymérase ,
Lactase, protéines a valeur nutritionnelle, enzymes…), hormonale(ex :
hormone de croissance GHB, insuline…), ou autre servant dans n'importe
quel domaine, il faut d’abord faire une culture du microorganisme
unicellulaire spécifique qui produit la protéine en question, et il faut savoir
que le rendement de production est essentiellement lié à la qualité du
milieu de culture c’est pour ca qu’il est primordiale qu’il soit élaboré selon
des critères strictes convenables au micro organisme en question car
chaque M.O nécessite un milieu de culture spécifique pour sa croissance.
Milieu de culture des Microorganisme unicellulaire
• Prenons exemple de la spirulines
Milieu de culture des Microorganisme unicellulaire
Les micro-algues du groupe des spirulines sont connus pour élaborer toute une gamme
de produits intéressants à intérêt pharmaceutique, cosmétique et plus
particulièrement alimentaire.
Sur le plan de la composition chimique, les spirulines contiennent environ 70 % de
protéines. Ce taux est supérieur à toutes les autres protéines microbiennes (inférieur à
60 %) ou des plantes tels que le blé, le maïs ou le soja. Par ailleurs, la teneur en acides
aminés essentiels est mieux équilibré que celles issues de plantes (déficience en lysine)
ou de micro-organismes (déficience en acides aminés soufrés). De ce fait, leur
assimilation par l’organisme humain et animal est presque totale.
Milieu de culture des Microorganisme unicellulaire
La culture à petites échelles se fait sur des bacs en
plastique, aquariums munis de pompe à 02 (volume de 5
à 10 litres). Pour cela, nous utiliserons le milieu à base de
fiente de volaille récente (30 g/1), de sirop de fer et de
bicarbonate de sodium dans des conditions favorables :
PH alcalin (9-11), Température relativement élevée(37°)
et une intensité lumineuse assez importante.
Milieu de culture.
Modification génétique:
Pour que le micro-organisme
synthétise la protéine d’intérêt
il faut parfois incorporer dans
son génome le gène codant
pour cette dernière.
Par micro-injection:
L'opération consiste à
introduire directement le gène
étranger dans la cellule à
modifier, à l'aide
d’un micromanipulateur monté
avec un microscope. On
maintient la cellule à
transformer avec une microaiguille et on introduit le
gène accompagné de son
complexe promoteurterminateur dans le noyau, à
l’aide d’une micro-pipette. La
cellule est alors génétiquement
modifiée. Après l’injection, la
cellule est libérée et mise en
culture sur un milieu
approprié.
Etapes intermédiaire :
• Il faut juste savoir qu’avant la fermentation on peut avoir des étapes
intermédiaire qui vari d’un micro-organisme à un autre :
• exemples : Forte Hydratation, longue exposition à la lumière pour les
organismes chlorophylliens…
La fermentation
FERMENTATION
Discontinue
(batch)
Fed bath (bath
alimenté)
Continue
(système
ouvert)
Fermentation Discontinue ( Bach)
le fermenteur est un
système clos, fermé.
Au temps zéro de la
fermentation, la solution
de nutriment stérile est
inoculée avec des microorganismes (bactéries,
levures).
L’incubation se réalise
dans des conditions
d'agitation, de
température, de pression
partielle en oxygène et de
PH régulés.
Au cours de l'incubation,
la quantité de microorganismes dans le
fermenteur, la
concentration en
biomasse, en substrat et
en produit varie
constamment,
conséquence du
métabolisme microbien.
Fed Bath ( Bath alimenté)
le substrat est apporté au fur et à mesure de sa consommation par les microorganismes. Ce
système est employé dans la production de la pénicilline. En effet, celle-ci est soumise à une
répression catabolique lors de la présence d'une forte concentration de substrat carboné (le
glucose). On procédé à l'ajout du substrat au fur et à mesure de sa consommation afin d'éviter
l'accumulation de substrat dans la réaction.
Fermentation continue ( Système ouvert)
La solution de nutriment est apportée en continue au
réacteur mais une quantité équivalente de solution
fermentée est prélevée. Le volume est donc constant.
On distingue 2 grands types de fermenteurs:
Le réacteur à écoulement piston: il
est caractérisé par un rapport
longueur /largeur très élevé. Le
réacteur est cylindrique (10 à 15
mètres de long). La solution de
nutriment pénètre à une extrémité
du réacteur et la biomasse
cellulaire ainsi que la production du
produit collecté à l'autre extrémité
du réacteur.
.
Dans ce type de réacteur la turbulence est nulle. Il
n'y a aucun mélange, pas d'agitation, pas
d'homogénéité. Un élément qui entre dans le
réacteur progresse sans mélange avec la molécule
qui la précède ou qui la suit. Ceci génère des
gradients de concentration à l'intérieur du
réacteur. Plus on se situe loin par rapport à
l'entrée du réacteur, plus la concentration de
substrat est faible et plus la concentration du
produit est élevée. L'inconvénient d’un tel type de
réacteur est la difficulté de réguler un PH.
.
- Le réacteur infiniment mélangé:
l'homogénéité du contenu du réacteur
est parfaite. Tout élément qui pénètre
dans le réacteur est homogénéisé au
contenu du réacteur. La concentration
d'un composé donné dans le réacteur
est le même en tout point du réacteur.
La concentration d'un composé donné
dans l'efflue du réacteur est la même
qu'à la concentration de ce composé à
l'intérieur du réacteur.
Les différents substrat utilisé dans les différent procédés de
fermentation :
On peut utiliser des
différents substrat
notamment:
-La coque
d'arachide, résidu
du traitement
industriel de
l'arachide au
Sénégal.
• Les Déchets de Dattes.
• Des fraises HORS-SOL
-L’orchidée (Fleure
riche protéines)
- Du méthane ,
éthanol…
La croissance :
Lorsque l’inoculum est placé dans un
bioréacteur il passe par 6 phases de croissance:
1- Latence
2- Accélération de croissance
3- Croissance exponentielle
4- Décélération de croissance
5- Phase stationnaire
6- Phase de déclin
.
Système fermé
Système ouvert
Extraction :
• Comme il s’agi d’un organisme unicellulaire les protéines synthétisé
seront diffuse au saint de l’étuve, donc aucun extraction n’est requise,
dans ce cas on procéderas à une filtration :
Retenu
Méthode
Taille de pores
Microfiltration
100nm à 10µm
Ultrafiltration
10 to 100nm
Particules fines, virus, grosses protéines
Nanofiltration
1 to 10 nm
Purification protéines, élimination virus
Osmose inverse
0.1 to 1 nm
Purification d’eau
Cellules et débris de cellules
Purification :
Il existe plusieurs techniques de fractionnement, qui reposent sur les
variations de solubilité des protéines en fonction de la force ionique,
de la constante diélectrique du solvant ou du pH. Le relargage (en
anglais, salting out) des protéines à force ionique élevée varie suivant
les protéines. Il est donc possible, par un accroissement progressif de
la concentration saline (ex. sulfate d'ammonium), de rédiger
une précipitation fractionnée des protéines, sans pour autant
prétendre à obtenir des protéines pures.
Les protéines ont une solubilité minimale au point isoionique (valeur
du pH pour laquelle la charge nette est nulle). Utilisant cette propriété
et les variations de solubilité en fonction de la force ionique, on peut
séparer des protéines de point isoélectrique différent. Il est également
possible de réaliser un fractionnement par les solvants organiques.
Les critères requis dans la synthèse des P O U
La valeur du produit résultant d'une culture destinée à l'obtention de P. O. U. est actuellement bien
définie par la détermination d'un certain nombre de critères qui sont notamment :
1) le rendement global de la culture (poids du Produit final/poids du substrat)
2) le taux des différents constituants chimiques ou biochimiques du produit (original et final)
3) la composition en acides aminés
4) la digestibilité, le coefficient d'efficacité protéique ( « Protein efficiency ratio») et l'utilisation
protéique nette («Net protein utilisation »)
5) la recherche des toxines
6) la valeur alimentaire pour l'animal
Importance et domaines d’application des P.O.U:
Comme additif alimentaire.
Comme complément alimentaire ( Dans la musuclation )
Co des aliment thérapeutique ( Ex : contrôle de l’obésité)
Importance et domaines d’application des P.O.U:
Dans la fabrication de médicament naturels (Perte ou gain du
poids, réduction du taux de cholestérol ,pour l’hypertension
et la réduction du stress, insuline naturelle… etc)
Pour la recherche scientifique ( Les DNA polymérase, atp
synthétase)
Dans les produit cosmétique ( Les antirides…)
Conclusion
Pour conclure, les micro-organismes unicellulaires
ce sont avérés comme une opportunité qui a ouvert
plusieures portes dans la biologie moléculaire non
seulement dans le milieu de la recherche et la
compréhension des mécanismes cellulaires mais
notamment le milieu industriel permettant la
production de molécules révolutionnant le monde
de la médecine, de l’alimentation et bien d’autres,
et ce grâce à des procédés simples gérable et
économiques et a retombé écologiques.
L’Algérie a vu ces 10 dernière année une évolution
assez remarquable dans ce domaine surtout dans
le côté alimentaire.
La république Algérienne Démocratique
et populaire université des sciences et
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