★ À maîtriser
Louis Pasteur s’intéresse aux fermentations entre 1862 et 1877 et étudie les ferments, la formation du vinaigre et la transformation de l’alcool en acide acétique.
À partir de 1980, le génie génétique améliore les souches microbiennes à fort potentiel industriel et permet d’explorer de nouvelles voies biochimiques.
Compléments
Les premières pratiques de fermentation mentionnées sont :
Entre 1900 et 1940, la fermentation industrielle se développe avec la production d’acétone, de butanol, de glycérol, d’acide citrique et d’acide lactique.
À partir de 1940, la sélection et la mutation de souches permettent notamment de produire des antibiotiques, des acides aminés, des nucléotides et des enzymes.
Du pain sumérien à la bière, puis aux antibiotiques et au génie génétique.
★ À maîtriser
📌 Les métabolites primaires proviennent des voies métaboliques nécessaires à la survie, tandis que les métabolites secondaires sont produits lorsque le milieu s’appauvrit.
Compléments
Les fermentations sont utilisées dans les secteurs alimentaire et de la santé pour produire notamment des vitamines, des aliments fermentés, des hormones, des antibiotiques et des médicaments.
Les exemples alimentaires associent notamment la riboflavine à Ashbya gossypii et Candida famata, la cyanocobalamine à Propionibacterium shermanii et Pseudomonas denitrificans, et les yaourts à Lactobacillus bulgaricus et Streptococcus thermophilus.
Métabolites primaires pour la survie, secondaires lorsque le milieu s’appauvrit.
★ À maîtriser
🔄 Les phases de croissance se succèdent ainsi :
Pendant la phase exponentielle, les microorganismes se multiplient sans entrave et produisent des métabolites primaires.
Compléments
Pendant la phase stationnaire, la division s’arrête, le métabolisme cellulaire se modifie et des métabolites secondaires sont produits.
Les fermenteurs de laboratoire vont de quelques millilitres à 50 litres, les installations pilotes et fermenteurs d’inoculation de 50 à 1000 litres, et les cuves industrielles peuvent dépasser 100 m3.
La fermentation est influencée par le pH, la température, l’agitation, l’oxygénation et la disponibilité en substrats.
Latence, accélération, exponentielle, décélération, stationnaire, déclin.
Les systèmes batch ne contrôlent pas le pH ni le potentiel d’oxydoréduction, qui évoluent au cours de la fermentation.
Les fermentations batch durent généralement 24 h, sont peu coûteuses et permettent de tester de nombreuses conditions en présélection.
Batch sans entrée ni sortie ; fed-batch avec alimentation sans soutirage ; continu avec les deux.
★ À maîtriser
📌 Le côlon peut être assimilé à un bioréacteur où le microbiote fermente les résidus alimentaires et produit des acides gras à chaîne courte et des gaz tels que CO2, CH4 et H2.
Les paramètres simulés comprennent : la température, le pH, le temps de transit, l’anaérobiose, le potentiel d’oxydoréduction, un milieu nutritif mimant les effluents iléaux
Un modèle colique de qualité prend en compte l’existence et la fonctionnalité du microbiote intestinal ainsi que sa stabilité après implantation.
Compléments
📌 Une selle fraîche constitue le gold standard pour l’inoculum initial, tandis que le pooling de selles masque les différences interindividuelles.
Effluents iléaux apportés et milieu colique soutiré → transit et fermentation simulés.
★ À maîtriser
Les modèles batchs entraînent une déplétion en substrats et des dérives importantes du microbiote, ce qui limite les expériences à 24–48 h.
ARCOL simule la température corporelle, le pH, le temps de résidence, les effluents iléaux, un microbiote intestinal complexe et actif, et l’anaérobiose maintenue par l’activité microbienne sans flush d’azote.
Compléments
Les modèles batchs utilisent des selles humaines ou des consortiums de souches isolées, restent clos après inoculation et peuvent simuler température, pH et anaérobiose.
Les modèles batchs sont peu coûteux et adaptés à la présélection de microbiotes ou de composés d’intérêt.
Certains modèles batchs permettent de distinguer les environnements luminal et mucosal à l’aide de billes de mucine.
Les modèles continus mono-compartimentés cités sont TIM 2 aux Pays-Bas, ARCOL en France et MBRA aux États-Unis.
Batch clos et court ; ARCOL continu avec lumière et mucus.
★ À maîtriser
Le modèle de Reading, développé en 1989, est un système à trois étages représentant le côlon ascendant, transverse et descendant.
Dans PolyFermS, le microbiote fécal est immobilisé sur des billes de carraghénanes dans le réacteur d’inoculation, ce qui permet une libération continue du microbiote, limite le lessivage des populations sensibles et autorise des fermentations jusqu’à 70 jours.
SHIME est le seul modèle présenté qui comprend des réacteurs simulant les compartiments digestifs de l’estomac au côlon, avec microbiote dans l’iléon et le côlon.
Compléments
PolyFermS ajoute le milieu nutritif au réacteur simulant le côlon proximal et au réacteur d’inoculation, et peut représenter le côlon proximal, transverse et distal.
M-SHIME améliore SHIME en distinguant les microenvironnements luminal et mucosal et en simulant le microbiote iléal.
Reading et PolyFermS compartimentent le côlon ; SHIME couvre l’estomac au côlon.
★ À maîtriser
Dans cette étude, l’exposition au P80 modifie la composition du microbiote intestinal in vitro. - Chassaing et al., Gut, 2017
L’exposition in vitro au CMC et au P80 induit la synthèse de cytokines pro-inflammatoires, notamment l’IL-6. - Chassaing et al., Gut, 2017
Compléments
Une étude nutritionnelle a exposé un SHIME inoculé avec des selles humaines adultes aux émulsifiants P80 et CMC à 1 % pendant 13 jours après 7 jours de stabilisation. - Chassaing et al., Gut, 2017
L’exposition au CMC et au P80 ne modifie pas l’expression globale des gènes bactériens, mais induit l’expression de gènes impliqués dans la synthèse des flagelles, associée à une hausse de l’inflammation. - Chassaing et al., Gut, 2017
CMC et P80 → expression de gènes liés aux flagelles → hausse de l’inflammation.
★ À maîtriser
L’exposition au polyéthylène modifie in vitro la composition du microbiote intestinal chez l’adulte et l’enfant. - Fournier et al., J Haz Materials, 2023
L’exposition au polyéthylène modifie l’activité métabolique du microbiote chez l’adulte et l’enfant, avec un effet plus marqué chez l’enfant. - Fournier et al., J Haz Materials, 2023
Compléments
Une étude toxicologique a exposé pendant 21 jours, après 7 jours de stabilisation, un M-ARCOL inoculé avec des selles humaines d’adultes et d’enfants à du polyéthylène. - Fournier et al., J Haz Materials, 2023
Les selles humaines contiennent 1 à 36 particules de microplastique par gramme, et les polymères les plus abondants cités sont PP, PET, PS et PE. - Cox et al., Environ Sci Technol, 2019
L’inhalation et l’ingestion de microplastiques sont des voies d’exposition humaine, et l’eau en bouteille ainsi que les produits de la mer sont décrits comme des sources majeures d’exposition.
Les bactéries peuvent adhérer à la surface de microplastiques en polyéthylène, et Escherichia coli est citée comme capable d’y adhérer. - Fournier et al., J Haz Materials, 2023
L’exposition au PE modifie l’activité microbienne chez l’adulte et l’enfant, plus fortement chez l’enfant.
Les bioréacteurs servent en biotechnologie environnementale au traitement des eaux usées et des déchets industriels par dégradation microbienne des contaminants.
Les autres applications mentionnées comprennent : la production de biocarburants, la culture de cellules souches, la fabrication d’aliments et de boissons fermentés, la production de vaccins et d’anticorps monoclonaux
Teste tes connaissances sur Bioprocédés de fermentation et côlon avec 11 questions à choix multiples et corrections détaillées.
1. Entre quelles années Louis Pasteur s’est-il intéressé aux fermentations, notamment à la transformation de l’alcool en acide acétique ?
2. Quel changement le génie génétique a-t-il apporté aux fermentations industrielles à partir de 1980 ?
Mémorisez les concepts clés de Bioprocédés de fermentation et côlon avec 10 flashcards interactives.
Entre quelles années Louis Pasteur s’est-il intéressé aux fermentations ?
De 1862 à 1877.
Que produisent les fermentations par la culture de micro-organismes ?
De la biomasse ou des produits de bioconversion.
Quand les métabolites secondaires sont-ils produits ?
Lorsque le milieu s’appauvrit.
Importe ton cours et l'IA génère fiches, QCM et flashcards en 30 secondes.
Générateur de fiches