lysine 1 generalité done

REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE
MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE
UNIVERSITE DES FRERES MENTOURI
INSTITUT DE LA NUTRITION, DE L’ALIMENTATION
ET DES TECHNOLOGIES AGRO
N° d’ordre :
N° de série :
en vue de
DOCTORAT EN SCIENCES
Spécialité
Production de lysine par une souche mutée homoserine
Corynebacterium glutamicum
Effets du marquage génétique et du milieu
Jury composé de :
Président :
Mr BOULAHROUF
Rapportrice :
Mlle KHARROUB K.
Co-Encadreur : Mr
LINDLEY N.D.
Examinateurs : Mr
ARHAB R.
Melle AMOURACH
Mr DJABRI B.
REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE
MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE
UNIVERSITE DES FRERES MENTOURI
INSTITUT DE LA NUTRITION, DE L’ALIMENTATION
ET DES TECHNOLOGIES AGRO
-
ALIMENTAIRES
INATAA
Thèse
en vue de
l’obtention du diplôme de
DOCTORAT EN SCIENCES
Spécialité
: Sciences Alimentaires
Production de lysine par une souche mutée homoserine
Corynebacterium glutamicum
:
Effets du marquage génétique et du milieu
de culture
Par : Djamel TRAD KHODJA
Mr BOULAHROUF
A.
Professeur (Université Frères Mentouri)
Mlle KHARROUB K.
Professeur (Université Frères Mentouri)
LINDLEY N.D.
Directeur de Recherche CNRS Toulouse
ARHAB R.
Professeur
(Université Larbi
Melle AMOURACH
E L.
M.C.A (Université Frères Mentouri)
Mr DJABRI B.
M.C.A (Université
REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE
MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE
INSTITUT DE LA NUTRITION, DE L’ALIMENTATION
ALIMENTAIRES
Production de lysine par une souche mutée homoserine
(-)
de
de culture
Professeur (Université Frères Mentouri)
Professeur (Université Frères Mentouri)
Directeur de Recherche CNRS Toulouse
(Université Larbi
Ben M’hidi)
M.C.A (Université Frères Mentouri)
M.C.A (Université
Larbi Tebessi)
soutenu le: 28/10/2015

Remerciements
Je suis extrêmement reconnaissant à Monsieur ND LINDLEY , de m’avoir accueilli dans
son laboratoire, de ses conseils avisés et qui a accepté, sans hésitation, de poursuivre la
direction de ce travail.
Je le remercie aussi pour son soutient moral car il était toujours là dans les moments
difficiles.
Mes remerciements vont à Melle K. KHARROUB qui a bien voulu être rapporteur de ce
travail ainsi que ses encouragements.
Que Monsieur le Professeur BOULAHROUF trouve ici toute ma gratitude pour avoir bien
voulu être président de ce jury.
Que Melle AMOURACHE L. trouve ici l’expression de ma profonde reconnaissance
d’avoir accepté de faire partie de ce jury.
Que Mr DJABRI trouve ici toute ma gratitude pour avoir accepté de se déplacer afin de
faire partie du jury.
Mes vifs remerciements vont à Mr ARHAB qui n’a pas hésité une seconde pour faire
partie de ce jury ainsi que ses encouragements tout au long de ce travail.

SOMMAIRE
SYNTHESE BIBLIOGRAPHIQUE
I- Généralités ------------------------------------------------------------------------------ 4
II- Historique ------------------------------------------------------------------------------ 4
III- Généralités sur les acides aminés --------------------------------------------------- 7
III-1- Sources des acides aminés --------------------------------------- 8
III-1-1- Sources exogènes ---------------------------------------------------- 8
1-Besoins quantitatifs --------------------------------------------------------------------- 9
2-Besoins qualitatifs ---------------------------------------------------------------------- 10
III-1-2- Sources endogènes -------------------------------------------------- 11
IV- Rôles des acides aminés ---------------------------------------------------------------- 11
IV-1- Rôles de quelques acides aminés essentiels --------------------- 12
VI-2- Rôles de quelques acides aminés non essentiels --------------- 12
V- Economie de production des acides aminés par fermentation ----------------- 13
VI- Utilisations des acides aminés -------------------------------------------------------- 16
VI-1- Utilisations des acides aminés en alimentation ---------------- 16
VI-1-1- Utilisation en alimentation humaine ---------------------------- 16
VI-1-2- Utilisation en alimentation animale ---------------------------- 19
VI-2- Utilisations médicales et industrielles -------------------------- 22
VI-2-1- Utilisations médicales ---------------------------------------------- 22
VI-2-2- Utilisations industrielles ------------------------------------------ 22
VII- Procédés de production des acides aminés --------------------------------------- 23
VII-1 Synthèse chimique -------------------------------------------------- 23
VII-2 Extraction à partir des hydrolysats de protéines ------------- 24
VII-3- Synthèses biochimiques ------------------------------------------- 25
VII-3-1- Production des acides aminés par conversion --------------- 26
Introduction générale

VII-3-2- Production par fermentation directe -------------------------- 28
VIII- Production microbiologique des acides aminés --------------------------------- 30
VIII-1- Microorganismes producteurs des acides aminés ----------- 30
VIII-1-1- Caractéristiques des bactéries corynéformes ---------------- 32
VIII-1-2- Taxonomie et écologie des corynébactéries d’intérêt
industriel ------------------------------------------------------------------------------------------ 38
VIII-1-2-1- Taxonomie générale des corynébactéries ------------------- 38
VIII-1-2-2- Taxonomie d’après les caractéristiques morphologiques et
culturales ------------------------------------------------------------------------------------------- 40
VIII-1-2-3- Taxonomie d’après les caractères structuraux ------------ 41
VIII-2- Facteurs influençant la croissance et la viabilité des
bactéries corynéformes -------------------------------------------------------- 42
VIII-2-1- Biotine -------------------------------------------------------------- 42
VIII-2-2- Sources d’azote --------------------------------------------------- 43
VIII-2-3- Sources de carbone ---------------------------------------------- 43
VIII-2-4- Sels minéraux ---------------------------------------------------- 44
VIII-2-5- Antibiotiques ----------------------------------------------------- 44
VIII-2-6- Effets des conditions de culture ------------------------------ 44
VIII-2-6-1- Action du pH ---------------------------------------------------- 45
VIII-2-6-2- Action de la température ------------------------------------- 45
VIII-2-6-3- Action de l’oxygène -------------------------------------------- 46
VIII-2-6-4- Action de la pression osmotique ---------------------------- 47
VIII-3- Voies de biosynthèse des acides aminés ------------------ 48
VIII-3-1- Famille du glutamate ----------------------------------------- 50
VIII-3-2- Famille du pyruvate ------------------------------------------ 51
VIII-3-3- Famille de l’aspartate ----------------------------------------- 52
VIII-4- Mécanismes de régulation de la biosynthèse
des acides aminés ---------------------------------------------------------------------------- 54
VIII-4-1- Régulation du métabolisme --------------------------------- 55
VIII-4-1-1- Rétro-inhibition ----------------------------------------------- 56

VIII-4-1-2- Répression ------------------------------------------------------ 59
VIII-4-2- Perméabilité membranaire -------------------------------- 59
VIII-4-3- La régulation de la biosynthèse de la lysine chez
Corynebacterium glutamicum ---------------------------------------------------------------------- 60
VIII-5- Amélioration des souches en vue de la surproduction
des acides aminés -------------------------------------------------------------------------- 61
VIII-5-1- Types de mutants utilisés pour la surproduction
des acides aminés -------------------------------------------------------------------------- 62
VIII-5-1-1- Mutants auxotrophes --------------------------------------- 62
VIII-5-1-2- Mutants de régulation ---------------------------------------- 64
VIII-5-1-3- Mutants auxotrophes de régulation ------------------------ 64
VIII-5-2- Améliorations des souches par génie génétique --------- 65
MATERIEL ET METHODES
I- Isolement de souches bactériennes à partir de substrats naturels ----- 66
I.1. Prélèvement des échantillons ------------------------------------------ 66
I.2. Préparation des échantillons ----------------------------------------- 66
I.3. Ensemencement et isolement des souches --------------------------- 66
I.4. Sélection des souches isolées -------------------------------------------- 67
I.4.1. Caractéristiques morphologiques --------------------------------- 67
I.4.2. Croissance sur divers milieux de culture -------------------------- 67
I.4.3. Mise en évidence de la production des acides aminés ----------- 67
I.4.4. Mise en évidence de l’exigence en biotine ------------------------- 68
I.4.5. Tests d’identification physiologiques et biochimiques --------- 68
A. Effet de la température ------------------------------------------------------------------ 68
B. Type respiratoire ------------------------------------------------------------------------- 69