memoire de magister-asmaa - Université d`Oran 1 Ahmed Ben Bella

Mémoire de MAGISTER
en Biotechnologie
Option : Ecosystèmes microbiens complexes
Présenté par
Asmaa GHALOUNI
Intitulé
Devant le Jury :
Pr., Université d’Oran ZADI KARAM Halima Président
Dr. Université de Mostaganem DALACHE Fatiha Examinateurs
Dr. Université de Constantine HADDI Mohamed El-Aid
Pr. Université d’Oran KARAM Nour-Eddine Rapporteur
MAA., Université d’Oran HASSAINE Omar Co-Rapporteur
Soutenu le : / /
République Algérienne Démocratique et Populaire
Ministère de l’Enseignement et de la Recherche Scientifique
Faculté des Sciences
Département de Biotechnologie
Approche méthodologique à la modélisation
de la croissance sur lait de deux souches
de bactéries lactiques.

REMERCIEMENTS
R
R
E
EM ME ER RC CI IE EM ME EN NT TS S
Ce travail est le fruit d’une aventure de 3 ans qui n’aurait pas pu voir le jour sans le soutien de
nombreuses personnes que je tiens à remercier ici.
 Monsieur N N
O
OU UR R
-
-
E
ED DD DI IN NE E
K
K
A
AR RA AM M
Directeur du Laboratoire de biologie des microorganismes et de Biotechnologie de l’université
d’Oran Es-Sénia, Rapporteur de mon mémoire.
Recevez, Monsieur, mes plus sincères remerciements pour m'avoir accueilli dans votre
laboratoire et d'avoir encadré mon travail.
 Madame Z Z
A
AD DI I
K
K
A
AR RA AM M
H
H
A
AL LI IM MA A
Professeur à la faculté des sciences de l’université d’Oran, Je suis particulièrement
reconnaissante à vous madame et je vous remercie pour m’avoir fait l’honneur de présider le
jury de mon mémoire.
J’adresse également mes remerciements,
 A M Ma ad de em mo oi is se el ll le e D DA AL LA AC CH HE E
F
FA AT TI IH HA A, , maitre de conférences à l’université de
Mostaganem ainsi qu’ A Monsieur H H
A
AD DD DI I
M
M
O
OH HA AM ME ED D
E
E
L
L
-
-A A
I
ID D , maitre de conférences à
l’université de Constantine, pour m’avoir fait l’honneur d’examiner mes travaux de mémoire.
Veuillez accepter, mademoiselle, monsieur, mes plus vifs remerciements pour votre présence
dans ce jury et soyez assuré de tout mon respect et de ma profonde gratitude.
Bien évidemment, un immense merci revient
 A Monsieur H H
A
AS SS SA AI IN NE E
O
O
M
MA AR R
,
,
Co-rapporteur de mon mémoire
Les remerciements exprimés ici ne seront jamais à la hauteur de votre implication dans ce travail
de mémoire qui n'aurait jamais pu aboutir sans vos nombreux conseils. Je vous exprime toute ma
reconnaissance pour votre aide, votre soutien, votre disponibilité et votre bonne humeur.
Je tiens également à remercier tous
L
LE E P PE ER RS SO ON NN NE EL L D DU U
L
LB BM MB B qui en font un lieu de travail
sympathique et agréable.
Et bien sur je n’oublie pas mes collègues, je leur dois bien plus qu’un merci… Cette aventure
aurait probablement été moins belle sans les moments partagés avec A A
M
MA AR RI IA A
,
,
H
H
A
AL LI IM MA A
,
,
W
W
A
AS SS SI IL LA A
,
,
M
MI IL LO OU UD D, ,
M
M
O
OH HA AM ME ED D et
M
M
U
US ST TA AP PH HA A
.
.

DEDICACES
D
D
E
ED DI IC CA AC CE ES S
Je souhaite dédier ce mémoire de fin d’études,
En témoignage de ma reconnaissance envers le soutien de tous les instants qui
m'a permis de mener à bien ce travail, les sacrifies et tous les efforts qu’elle a
faits pour mon éducation ainsi que ma formation.
Merci très chère mère pour m'avoir toujours encouragé. Rien n'aurait été
possible sans ta compréhension et ton amour.
Pour leur affection, compréhension et patience
Tous ceux qui ont une relation de proche ou de loin
avec la réalisation du présent rapport.
A
As sm ma aa a. .

SOMMAIRE
S
S
O
OM MM MA AI IR RE E
Pages
Liste des Tableaux i
Liste des Figures ii
Liste des Abréviations iii
1. Introduction. 1
1.1. Les bactéries lactiques. 3
1.1.1.
Caractéristiques générales des bactéries lactiques
3
1.
1.2.
Les genres Lactoccocus et Entérococcus
4
1.1.3.
Exigences nutritionnelles des bacteries lactiques
5
1.1.4.
Rôles des bactéries lactiques
6
1.1.5.
Caractérisation technologique des bactéries lactiques
7
1.1.5.1.
L’activité protéolytique
7
1.1.5.2.
Le pouvoir acidifiant
9
1.2. Modélisation. 10
1.
2.1.
Introduction
10
1.2.2.
Définition
10
1.2.3.
Microbiologie prévisionnelle
10
1.2.4.
Démarche de modélisation
11
1.2.5.
La cinétique de croissance bactérienne
12
1.2.5.1.
Description de la cinétique de croissance
13
1.2.5.2
.
Expression mathématique de la croissance
14
1.2.6.
Modélisation de la croissance bactérienne
15
1.2.7.
Classification des modèles
16
1.2.7.1.
Modèles primaires de croissance
16
1.2.7.2.
Modèles secondaires de croissance
19
1.3. La méthodologie des plans d’expériences (MPE). 22
1.3.1.
Introduction à la modélisation
22
1.3.2.
Expérimentations
23
1.3.3.
MPE et Modélisation
23
1.3.3.1.
Facteurs et niveaux
23
1.3.3.2.
Réponse
24
1.3.3.3.
Modélisation de la réponse
24
1.3.3.4.
Principales composantes de la MPE
24
1.3.3.4.1.
La technique de criblage
25
1.3.3.4.2.
La méthodologie des surfaces de réponse (MSR)
25
1.3.4.
Plans composite centraux
27
2. Matériel et Méthodes.
2.1.
Matériel biologique
30
2.2.
Milieux de culture
30
2.3.
Vérification de la pureté des souches
31

SOMMAIRE
2.4.
Conservation des souches.
31
2.5.
Cinétique de croissance bactérienne
31
2.6.
Etude des effets combinés de la température, de l’acidité et du pH sur les paramètres
cinétiques de croissance.
32
2.6.1.
Concept expérimental
32
2.6.2.
Suivi de la croissance des deux souches en lait.
34
2.6.3.
Estimation des paramètres de croissance (les quatre réponses).
34
2.6.4.
Evaluation des effets des interactions combinées des trois facteurs physico-
chimiques sur les paramètres de croissance.
34
2.7.
Etude des effets combinés de la température, de l’acidité et du pH sur deux activités à intérêt technologique (l’activité protéolytique et le pouvoir acidifiant) des deux souches.
34
2.7.1.
Dosage de l’activité protéolytique
35
2.7.2.
Dosage de l’acide lactique.
36
3. Résultats et Discussion.
3.1.
Vérification de la pureté des souches
37
3.1.1.
Examen macroscopique.
37
3.1.2.
Examen microscopique
37
3.1.3.
Recherche de la Catalase
37
3.2.
Cinétique de croissance bactérienne
37
3.3.
Evaluation de l’effet combiné de la température, du pH et de la concentration en NaCl, sur les paramètres cinétiques de croissance des deux souches. 38
3.3.1.
Conception expérimentale
38
3.3.2.
Estimation des paramètres de croissance
39
3.3.3.
Évaluation de l’effet combiné des trois facteurs sur N
max
41
3.3.4.
Évaluation de l’effet combiné des trois facteurs sur µ
max
44
3.3.5.
Évaluation de l’effet combiné des trois facteurs sur T-lag
48
3.4.
Evaluation de l’effet combiné de la température, du pH et de la concentration en NaCl, sur l’activité protéolytique et le pouvoir acidifiant des deux souches. 50
3.4.1.
Dosage de l’activité protéolytique.
50
3.4.2.
Dosage de l’Acidité
50
3.4.3.
Évaluation de l’effet combiné des trois facteurs sur l’activité protéolytique des deux souches. 52
3.4.4.
Évaluation de l’effet combiné des trois facteurs sur le pouvoir acidifiant des deux souches. 56
4. Conclusion et perspectives. 60
5. Références bibliographiques. 62