Industrial microbiology

• Début utilisation des microorganismes par l'humain

  Néolithique
• But utilisation des m‐o à l'échelle industrielle

  Transformation/conversion, synthèse
• Intérêt pour les m‐o

  Production en masse
• Culture discontinue par bâchée (Batch)

  1. Quelques semaines

  2. Le plus communément utilisé

  3. Production → Arrêt + nettoyage →Production …
• Bioréacteurs et fermentateurs industriels (>1000 L)


  • Production en masse des m‐o à haute densité et grande échelle
  • Conditions stériles
  • Contrôle accru des paramètres (température, pH, oxygène, CO2, agitation, etc)
  • Par facteur d'inoculation de 10
• Dimensions


  • Essais laboratoires : 125 mL – 10 L
  • Essais pilotes : 50 L – 250 L
  • Production : 2500 L – 1000 L
• Culture continue (Fed‐batch)


  1. Quelques mois ou années

  2. Injection + récolte de culture simultanée
• Culture en perfusion


  1. Variation de culture continue

  2. Injection + récolte de culture en même temps sans arrêter la réaction
• Ferments lactiques


  Groupe de bactéries capables de produire l'acide lactique
• Ferments lactiques


  • Bactéries Gram+ aérotolérants
  • Métabolisme fermentatif (absence cytochromes)
  • Bactéries non‐sporulantes et immobiles
  • Coques, bâtonnets, chainettes
• Habitats des ferments lactiques


  • Sol
  • Débris végétaux
  • Microbiome animal
  • Lait
• Fermentation homolactique


  Produite par bactéries homofermentaires; 90% et plus production d'acide lactique seulement
• Fermentation hétérolactique

  Produite par bactéries hétérofermentaires; autres sous‐produits de fermentation (ex : éthanol, CO2, acide acétique, etc.)
• Genre Lactobacillus


  • Bacilles immobiles
  • Regroupés en chainette
  • Pouvoir acidifiant du lait (pH=3.5)
• 3 groupes de Lactobacillus selon métabolisme, forme et génétique

  • Longues en palissade : homolactiques (L. delbrueckeii bulgaricus)
  • Courtes en filaments : homolactiques et hétérolactiques (L. casei)
  • Courtes séparées : hétérofermentation
• Genre bifidobacterium

  • Plus sensibles que lactobacillus
  • Actinobactéries filamenteuses
  • Formes variables (coques, allongées avec bifurcations)
  • Arrangement chainette avec filaments
  • Anaérobies stricts
  • Mésophiles
  • Ne tolèrent pas pH<4.5
• Produits des bifidobacterium

  Acide acétique, acide lactique, acide formique, acide succinique
• Production yaourt


  1. Standardisation lait

  2. Homogénéisation lait

  3. Pasteurisation lait (ou filtration sur membrane)

  4. Enrichissement

  5. Refroidissement (42‐44 °C)

  6. Ensemencement L. delbruckii bulgaricus et S. thermophilus rapport 1 :1
• Yaourt ferme

  Ajout de phosphate de Calcium conduit à la formation des ponts entre caséine = structure gélifiée
• Yaourt liquide

  • Coagulation se fait dans une cuve
  • Caillé brassé mécaniquement
• pH et coagulation du yaourt inversement proportionnelles (environ 4 heures)
• Dynamique de croissance de L. delbruckii bulgaricus et S. thermophilus différente
• Fabrication des additifs (bioproduits) : Lactol

  Dérivé d'acide lactique par L. delbruckii bulgaricus immobilisé dans billes d'alginate pendant 6 jours (rendement 90%)
• Applications du Lactol

  Agro‐alimentaire (additif acidifiant), pharmaceutique, cosmétique, solvant (textiles, cuir, plastique)
• Fabrication fromage


  1. Caillage : ferments lactiques, présure (enzyme protéolytique = chymosine isolé de l'estomac de veau)

  2. Moulage du caillé

  3. Égouttage

  4. Salage

  5. Affinage
• Chlorure de calcium ajouté dans l'élaboration des fromages à pâte dure (d,e,f)
• Types de fromages

  • Fromage blanc (frais)
  • Pâtes molles à croûte fleurie
  • Pâtes molles à croute croûte lavée
  • Pâtes pressées non‐cuites
  • Bleus ou pâtes persillées
  • Pâtes pressées cuites
• Fabrication vinaigre


  1. Alcool → vinaigre

  2. Fermentation aérobique (nécessite O2) par cytochrome O (alcool DH, aldéhyde DH)
• Méthode traditionnelle de fabrication de vinaigre


  Mère vinaigre = biofilm de bactéries acétiques (flotte en surface)
• Méthode allemande (industrielle) de fabrication de vinaigre

  • Mère vinaigre à la surface des bois de bouleau
  • Bcp d'aération
  • Grande échelle, moindre cout
• Méthode d'Orléans de fabrication de vinaigre


  • Mère vinaigre interface air‐liquide
  • Application petite échelle pour vinaigres de qualité (vinaigres balsamique)
• Production d'acides aminés


  1. Cyanobacterium glutamicum

  2. Fabrication industrielle du glutamate (exhausteur du goût et d'arôme)
• Utilisation des champignons en biotechnologies

  • Décomposeurs de matière organique
  • Production enzymes hydrolytiques (lipases, protéases, oxygénases, péroxydases, cellulases, amylases)
  • Production ferments (levures)
  • Production naturelle des antibiotiques
  • Production d'autres médicaments (expression des gènes d'intérêt dans levures = clonage)
  • Pathogènes et agents de pourriture
  • Production bio‐éthanol et biodiesel (fermentation cellulose par enzymes des champignons)
  • Biostimulants des plantes
• Origine microbienne des biostimulants des plantes

  • Macroéléments essentiels : fertilisants
  • Oligoéléments : Mg, Ca, Fe, Zn, Mn, Mo, B, I, Se
• Principes de biofertilisants

  Microorganismes du sol rendent les macro et oligoéléments essentiels (non solubles, non‐assimilables pour les plantes) disponibles pour les plantes
• Assimilation du Phosphore (P)

  1. Mycorhizes arbusculaires (champignon)

  2. Symbiose racines plantes et mycorhizes
• Assimilation de l'azote (N)


  1. N2 atmosphérique

  2. Forme symbiotique : Nodosités avec rhizobia/légumineuses, Frankia/Aulnes, Cyanobactéries

  3. Forme libre : Bactéries saprotrophes du sol (Azospirillum)

  4. Assimilation azote à partir de la matière organique : ammonium, nitrate, acides aminés
• Bactéries phytostimulatrices


  • Bactéries bénéfiques à la croissance et à la protection des plantes
  • Solubilisation des minéraux
  • Production des phytohormones
  • Phytoprotection