Préalable : Des bioréacteurs pour quoi faire ?

Avant d'en venir aux bioréacteurs, le sujet de ce chapitre, vous pouvez éventuellement parcourir un tableau montrant la diversité des productions qui les mettent en oeuvre.

Pour tenter de s'y retrouver un peu, on peut s'essayer à organiser les activités et les productions du génie fermentaire en quelques grandes classes :

Note. Evidemment, comme pour beaucoup de regroupements/classements d'activités humaines qui partent dans toutes les directions, l'organisation/classement proposé ne peut se prétendre cohérent et inclusif de toutes les activités et productions de génie fermentaire ...

Classes proposées

Illustrations et commentaires

BIOMASSE

Pour ses vertus nutritives

Productions de la cyanobactérie spiruline, une biomasse nutritive très riche en protéines et vitamines, équilibrée en acides aminés indispensables ...

Productions de l'eucaryote unicellulaire Schyzochitrium qui fournit une biomasse très riche en acides gras polyinsaturés oméga 3.

"Ferments vivants" des agroindustries

Productions de multiples variétés de levures de panification et de vinification, de bactéries lactiques des industries laitières et de vinification

Souches pharmaceutiques de restauration de la flore intestinale

Toutes sortes de mélanges de souches Bifidobacterium et lactobacillus et lactococcus commercialisés comme probiotiques.

Souches biopesticides

Productions de souches Bacillus thuringiensis (par exemple les souches bio-insecticides contre les chenilles processionnaires) ; Beauveria bassiana (bio-insecticide contre les aleurodes et les pucerons utilisé surtout dans certaines cultures en serre de tomates, concombres...) ; etc.

METABOLITES PRIMAIRES

Métabolites primaires "déchets" du métabolisme énergétique

Productions de biocarburants comme l'éthanol à partir de la canne à sucre ou le méthane par les digesteurs à lisier ... Productions de solvants acétone/butanol/éthanol après fermentations de déchets végétaux lignocellulosiques.

Métabolites essentiels

Acides aminés (glutamate, methionine, lysine, en général par des souches Corynebacterium), acides gras essentiels (par des souches Schyzochitrium). Production de vitamine B12.

Métabolites intermédiaires

Production d'acide citrique, d'acide fumarique...

METABOLITES SECONDAIRES

On appelle ainsi les métabolites issus de voies qui ne font pas partie des voies de survie du micro-organisme. Des voies qui demandent des conditions particulières de non répression et d'induction...

Beaucoup antibiotiques (Pénicilline, Spiramycine, Néomycine, Iturine A...), de nombreux pigments.

PROTEINES SPECIFIQUES

Enzymes (sécrétées)

Amylases, glucose isomérase, cellulases, protéases, xylanases…

Protéines hétérologues recombinées

Protéines « médicaments » produites par E. Coli et Pichia pastoris recombinés (insuline, hormone de croissance, anticancéreux anticorps...).

POLYMERES divers (en dehors des protéines spécifiques)

Agents de texture

Gomme xanthane, gellane ... (Alternative aux gélifiants extraits d'algues ou de fruits).

BIOLIXIVIATIONS de minerais

Le plus classique = Le métabolisme énergétique de bactéries chimiolithotrophes entraîne la dégradation de la matrice sulfurée et l'oxydation du feII en feIII de roches avec production d'acide sulfurique qui entraîne la solubilisation de métaux.

Réacteurs à biolixiviation sur minerais pyrite pour extraire le cuivre, le cobalt, le nickel ... Bactéries = acidothiobacillus, sulfolobus ...

DEPOLLUTIONS

Traitement des eaux usées

Les très classiques stations d'épuration des eaux.

Valorisation de déchets, économie circulaire

Extraction de l'or à partir de déchets de l'industrie électronique par des bactéries produisant du HCN à partir d'un milieu riche en glycine.

FERMENTATIONS TRADITIONNELLES, PRODUCTIONS D'ARÔMES

Le milieu très complexe issu de la fermentation est le produit

Le vin, la bière, le vinaigre, les yaourts ...

Les arômes complexes issus de la fermentation sont les produits recherchés et vont être purifiés. Il s'agit en général de métabolites secondaires (voir aussi ci-dessus)

Productions de lactones (par exemple celles à note fruitée prononcée, pêche, abricot, ) par des levures et biotransformation d'acides gras ; production de de phényl-éthanol (arôme rappelant la rose) à partir de levures fermentant un milieu riche en phénylalanine ...

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