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TRAVAIL PERSONNEL DE L’ETUDIANT : EKOA EHOWE PAUL ERIC 21G00896 MICROBIOLOGIE I

TRAVAIL PERSONNEL DE L’ETUDIANT : EKOA EHOWE PAUL ERIC 21G00896 MICROBIOLOGIE INDUSTRIELLE Question 1 : Quelle est la relation entre la disponibilité en substrat et la croissance des micro-organismes. Un substrat peut être définit comme support de réactions enzymatiques ou bactériennes. La relation est donnée par l’équation de Monod : μ=μmax S K S+S , où μ est le taux de croissance ; μmax le paramètre qui donne le taux de croissance de la population lorsque celle-ci n’est pas limitée par la concentration en substrat (sa dimension est l’inverse du temps) ; S la concentration en substrat ; KS constante de saturation, elle traduit l'affinité du microbe pour le substrat (si Ks élevé = affinité faible et vice versa). Question 2 : Quelles sont les caractéristiques d’un milieu idéal en microbiologie industrielle ? Les milieux de cultures industriels doivent satisfaire les exigences nutritionnelles du micro- organisme pour permettre une croissance optimale de la biomasse cellulaire, et en même temps, doivent fournir les nutriments nécessaires pour la biosynthèse des métabolites cibles. De ce fait un milieu idéal doit être caractérisé par un coût relativement bas, disponibilité sur toute l’année, qualité physico-chimique constante même après stérilisation, facilité à manipuler sous forme solide ou liquide, facile à stériliser, avoir une viscosité qui ne gêne ni l'agitation ni l'aération de milieu de culture industriel durant le procédé de la fermentation. Question 3 : En dehors du carbone, de l’azote, sels minéraux, facteurs de croissances, quels sont les autres éléments sont nécessaires à la croissance microbienne ? On distingue les facteurs physico-chimiques : - La teneur en O2: Détermine le type de métabolisme (fermentaire ou respiratoire) ; influe sur la production des métabolites primaires (comme l'éthanol) ; influe sur la vitesse de consommation du Substrat (on joue sur l'agitation du milieu). - Le pH : Influe sur la vitesse de catalisation des enzymes, sur la vitesse de synthèse des métabolites, influe sur la vitesse de croissance (lors de pH acides la croissance peut-être rapidement inhibée). Le pH joue un rôle essentiel dans le développement des micro- organismes :  le développement de la plupart des micro-organismes est maximum dans la zone de pH neutre. Certaines bactéries supportent des pH un peu acides : lactobacilles dans un yaourt (jus du yaourt) les pH très acides ou très basiques sont nuisibles au développement des micro- organismes. - La température : Influe la durée de la phase exponentielle mais ne modifie pas la quantité de biomasse finale. Peut aussi influencer les métabolites synthétiser car la température peut-être un facteur de stress. - La présence de l’eau : L'eau est indispensable à la vie des micro-organismes. Dans les denrées, l'eau se trouve sous deux formes : De l'eau libre, facilement utilisable par les micro-organismes (ex : les légumes) De l'eau liée à des molécules, non utilisable par les micro-organismes. (ex : le sucre, dont on ne voit l'eau qu'en le faisant fondre) - La présence de nourriture Les micro-organismes ont principalement besoin d'une source de carbone. Les micro-organismes autotrophes produisent leur carbone à partir du CO2 atmosphérique. Ils vivent dans les milieux naturels. Les micro-organismes hétérotrophes ne peuvent pas fabriquer leur carbone. Ils ont besoin de le récupérer, comme les êtres humains et animaux, à partir de constituants alimentaires énergétiques (glucides, lipides, protides) puisés sur des détritus, des cadavres d'animaux ou de végétaux ou encore sur des hôtes vivants. Question 4 : Définir - Psychrophile : Organisme dont la température optimale de croissance est inférieure à 20°C. - Mésophile : Organisme dont la croissance est optimale sous une température comprise entre 20 à 45°C. - Thermophile : Organisme dont le développement est optimal dans les milieux les plus chaud d’une région dont la température de croissance est optimale à partir de 45°C. Question 5 : Quel est l’effet de la température sur la croissance des micro-organismes. Elle influence profondément la multiplication et le métabolisme bactérien (action sur la vitesse des réactions biochimiques). Elle agit sur la vitesse des réactions chimiques et biochimiques. Dans les systèmes vivants, l’effet global d’une variation de température se traduit par une modification du taux de croissance et du temps de génération. Elle a aussi une action différentielle sur les voies métaboliques et provoque des changements dans la taille cellulaire, la sécrétion des toxines, de pigments ou de polysaccharides. Question 6 : Du point de vue industrielle, quels sont les intérêts de ces trois groupes de micro-organismes. Chacune d’elle a une température optimale de croissance des micro-organismes. La différence de thermo sensibilité de certains éléments cellulaires ne permet pas d’expliquer l’ensemble des comportements des micro-organismes en fonction de la température. La pérennité des phénomènes de croissance exige celle des transferts membranaires, donc l’intégrité, la structure et la fonctionnalité de la membrane cytoplasmique. Question 7 : La température optimale de croissance d’un micro-organisme est-elle valable en industrie ? La température optimale de croissance est valable en industrie, dans ce sens que la production de la molécule d’intérêt dépend du type de microorganisme. Fonction du type de micro- organismes ont à une température optimale spécifique. Question 8 : Quelle est la relation entre le pH de croissance des micro-organismes et leur productivité industrielle Le pH optimal de croissance de beaucoup de bactéries est proche de la neutralité (pH 7). Il joue un rôle important au niveau : - de la production d’énergie par la chaîne respiratoire : gradient de pH - de la perméabilité membranaire et des échanges - activité métabolique : activité des enzymes est sensible aux variations de pH On distingue :  Acidophiles : qui se développe avec un pH acide (3 < pH< 6) Exemples : Lactobacillus, ou Thermophilus est capable de se développer à pH = 0  Neutrophiles : qui se développe avec un pH compris entre 6,5 < pH < 7,5 Exemple : E coli, etc.  Basophiles alcalinophiles : se développent à pH voisin de 9 Exemple : genre Vibrio Question 9 : Donnons les méthodes d’évaluation de la croissance microbienne L'estimation de la croissance bactérienne peut être faite par des numérations ou par des mesures de masse. On distingue deux principales méthodes : 1- Méthodes de numération (dénombrement)  Numération totale directe Cette technique permet le dénombrement de la totalité des bactéries. Elle se fait au microscope en utilisant des compartiments volumétriques (exemple : cellule de Thomas). Récemment, la numération a été automatisée ; elle se fait par des compteurs automatiques de particules. L'inconvénient majeur de cette méthode est qu'elle ne distingue pas entre les bactéries viables et mortes. Elle n'est donc fiable que dans les conditions où la plupart des bactéries sont vivantes.  Numération indirecte des cellules viables Cette méthode permet l'appréciation des bactéries viables et cultivables. Après avoir effectué une série de dilutions, une aliquote (0,1 ml en général) des dilutions convenables est étalée à la surface d'un milieu gélosé approprié. Après incubation, chaque cellule se multiplie pour donner une colonie visible à l'œil nu. En tenant compte du facteur de dilution, nous pouvons déduire la concentration bactérienne initiale. Parfois, il arrive que plus d'une bactérie donne une seule colonie ; il est donc plus prudent de donner la concentration bactérienne en unités formant colonies (UFC) par millilitre. 2- Méthodes d'estimation de la masse bactérienne On peut utiliser des méthodes directes ou indirectes, tels que :  Mesure physique directe du poids frais, du poids sec ou du volume cellulaire après centrifugation.  Mesure chimique directe de quelques constituants cellulaires, tels que l'azote total, les protéines totales ou encore l'ADN total.  Mesure indirecte de l'activité métabolique, en appréciant, par exemple la production ou la consommation d'O2 ou de CO2.  Mesure de la turbidité (densité optique) d'une culture bactérienne à l'aide d'un spectrophotomètre. Si la technique est bien maîtrisée, on peut avoir des estimations correctes de la croissance bactérienne. C'est la technique la plus employée car la plus simple, la plus rapide et la moins coûteuse. Son inconvénient majeur est sa sensibilité relativement modérée ; il faut des concentrations d'au moins 10 7 bactéries / ml pour avoir des densités optiques mesurables. Question 10 : Par quel moyen peut-on réduire le temps de latence afin de capitaliser la croissance microbienne Ce temps peut être réduis en fournissant aux microorganismes les nutriments dont ils ont besoin avant de les introduire dans les bioréacteurs. Ainsi il n‘y aura plus de temps de latence, mais plus tôt une croissance exponentielle. uploads/Industriel/ travail-personnel-de-l.pdf