Notion de "métabolite primaire"


Par convention, on qualifie de primaire les métabolites -synthétisés par un (micro)organisme vivant- dont la disponibilité est physiologiquement permanente chez celui-ci (disponibilité nécessaire à la vie)(le fait que l'organisme vive fera qu'on trouvera au moins un peu du métabolite primaire dans les cellules : il est présent en permanence) ainsi que les molécules produites par le métabolisme énergétique.

Exemples de métabolites primaires de type "disponibilité physiologiquement fondamentale ":
- les métabolites essentiels biosynthétisés (aminoacides, nucléotides, coenzymes, acides gras à fonction membranaire, oses et dérivés d'oses fondamentaux, ...) ;
- mais aussi les métabolites intermédiaires précurseurs fondamentaux (acide citrique, fumarate, oxaloacétate, 2-cétoglutarate ...) ;

Exemples de métabolites primaires de type "produits du métabolisme énergétique":
- éthanol d'une fermentation alcoolique ;
- acide acétique d'une respiration acétique ...

Conséquence de cette définition : dans un milieu et des conditions environnementales données, si un métabolite primaire est synthétisé, il l'est pendant toutes les phases physiologiques d'une culture en bioréacteur : en phase de croissance exponentielle, de ralentissement , de plateau de biomasse. Même si les rendements de production ne sont pas les mêmes selon les états physiologiques !

prodmetabolite1aire

rP : vitesse de production du métabolite primaire P

rX : vitesse de croissance de la biomasse X

[X] : concentration en biomasse

α et β : 2 coefficients , α en (quantité de P produit) / (quantité de X apparu) et β en (quantité de P) . (quantité de X)-1 . temps-1. Si α et β sont constants en phase exponentielle de croissance, ils peuvent évoluer pendant les phases de ralentissement de croissance et de plateau de biomasse.

La production du métabolite primaire est associée au métabolisme primaire, au fait que les cellules soient en activité : d'où la production pendant la croissance. Lors de la phase plateau, les choses peuvent être plus ou moins complexes. Par exemple, lors d'une fermentation alcoolique en excès de sucres fermentescibles, les levures peuvent continuer à produire de l'éthanol alors que la croisance est arrêtée par les fortes concentrations en éthanol (les levures sont en maintien en vie et le maintien de la vie implique un métabolisme énergétique opérationnel d'où la production persistante de l'éthanol. Et finalement, si les sucres restent en excès, c'est l'effet toxique de l'éthanol dont la concentration aura dépassé un certain seuil qui arrêtera la production d'éthanol par les levures).



On rappelle que les métabolites dits secondaires, sont des composés plus spécifiques, a priori non liés de façon permanente à la survie des cellules, qui apparaissent à la suite du métabolisme de sources nutritives inhabituelles , ou à la suite de réactions de défense, ou qui participent aux interactions écologiques particulières entre flores ... Ainsi la production d'un métabolite secondaire donné est habituellement limitée à un nombre très réduit d'espèces de microorganismes (a contrario du cas des métabolites primaires) (citons simplement ici l'exemple des antibiotiques, cas types de métabolites secondaires). Les métabolites secondaires ont une production qui dépend très directement des conditions environnementales de culture, d'inductions physiologiques très particulières. Fréquemment, ils sont synthétisés en phase plateau de biomasse (pas toujours !!).

prodmetabolite1aire

rP : vitesse de production du métabolite primaire P

[X] : concentration en biomasse

β : coefficient , β en (quantité de P) . (quantité de X)-1 . temps-1. A priori, β n'est pas constant (sur la courbe présentée β = 0 pendant toute la phase exponentielle).

Si la courbe présentée est classique, elle n'est pas généralisable.