universite d’oran 1 ahmed ben bella faculte des sciences de...
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REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE
MINISTERE DE LENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE
UNIVERSITE DORAN 1 AHMED BEN BELLA
FACULTE DES SCIENCES DE LA NATURE ET DE LA VIE
DEPARTEMENT DE BIOTECHNOLOGIE
N dordre :
Thse de
DOCTORAT en SCIENCES Option BIOTECHNOLOGIE Spcialit Gnie microbiologique
CARACTERISATION TECHNOLOGIQUE DE NOUVELLES
SOUCHES DE BACTERIES LACTIQUES ISOLEES DU LAIT
DE CHAMELLE DALGERIE.
REALISATION DE FERMENTS LACTIQUES
Prsente par
Khadidja BELKHEIR
Devant le Jury compos de :
Prsidente Pr ZADI KARAM Halima Universit dOran 1
Examinateur Pr AOUES Abdelkader Universit dOran 1
Examinateur Pr DALACHE Fatiha Universit de Mostaganem
Examinateur Pr BELAHCEN Miloud CU de Tmouchent
Examinateur Pr BEKADA Ahmed Mohamed Ali CU deTissemsilt
Directeur de thse Pr KARAM Nour Eddine Universit dOran 1
2017
Soutenue le : 18 /05 /2017
-
REMERCIEMENTS
Je tiens d'emble exprimer ma reconnaissance mon directeur de thse, le
Pr. Karam Nour Eddine, pour m'avoir accord toute sa confiance dans la
ralisation de cette recherche. J'ai, au cours de ces annes, t guide par la
qualit de ses conseils scientifiques, son soutien continu, sa disponibilit et sa
motivation, qui mont permis de mener au bien mon travail de thse tous les
niveaux,
J'aimerais galement tmoigner toute ma gratitude envers, le professeur Javier
Carballo et le Dr Juan Centeno qui ont accept de maccueillir au sein du
laboratoire de la technologie des aliments de luniversit de Vigo en Espagne,
et mis ma disposition tout le matriel, produits et connaissances scientifiques
ncessaires pour la caractrisation complte des isolats. Je vous serai toujours
reconnaissante trs chers professeurs pour ce soutien et lintrt port pour
mon sujet de recherche,
Je tiens remercier plus particulirement Mme Zadi Karam Halima ,
Professeur lUniversit dOran1, Mme Dalache Fatiha, Professeur
lUniversit de Mostaganem, Mr AouesAbdelkader,Professeur lUniversit
dOran 1, Mr Bekada Mohamed Ahmed Ali, Professeur au Centre Universitaire
de Tissemsilt et Mr Bellahcene Miloud,Professeur au Centre Universitaire de
Tmouchent, davoir accept la charge dvaluer ce modeste travail malgr vos
proccupations et vos tches denseignement et dencadrement. Veuillez trouver
ici mes sincres sentiments de gratitude et de respect,
La ralisation de ce projet n'aurait pu tre possible sans la contribution
financire du Ministre algrien de lEnseignement Suprieur et la Recherche
Scientifique au financement de cette recherche via l'octroi de bourses dans le
cadre du programme national exceptionnel (PNE) et l'appui et la contribution
de plusieurs personnes qui ont marqu de manire trs positive le droulement
de ce travail,
Je voudrais galement remercier le personnel et le Directeur du Laboratoire de
Biochimie de la Sret dOran, pour mavoir permis dutiliser le dispositif de
HPLC pour lanalyse des polysaccharides,
-
Mes sentiments les plus profonds et remerciements infinis mes collgues du
Laboratoire de Biologie des Microorganismes et Biotechnologie (LBMB) de
luniversit dOran1, particulirement au docteur Roudj Salima, docteur
Boublenza Faiza, docteur Hassaine Omar, et docteur Mohamed Ziane pour
leurs encouragements, leurs conseils et surtout les relations conviviales,
fraternelles et professionnelles quils ont su tisser au sein du laboratoire,
Mes trs spciaux remerciements reviennent mes ami(e)s : Mohamed
(Merzoug) , Atika, Sabrina et Rahma , pour tous les moments partags
ensemble, pour leur soutien et leur amiti sincre.
Egalement Alda, Jorge, Fran, Miriam,Noemy, Josefina, Blanca et Carmen
pour leur accueil chaleureux, leur gentillesse, leur sympathie et leur soutien
moral. Grace vous je ne me suis jamais sentie seule durant mon sjour en
Espagne. Merci beaucoup mes cher(e)s,
Mes chaleureux remerciements sont adresss galement tous mes collgues du
Centre Universitaire de Relizane , enseignants, agents et administrateurs,
Merci tous
-
N Titre
Page
I
II
III
IV
Sommaire
Liste des abrviations
Liste des figures
Liste des tableaux
i-iv
v
vi-vii
vii-ix
Introduction Gnrale
1
1
1-1
1-1-1
1-1-2
1-1-3
1-1-4
1-1-5
1-2
1-2-1
1-2-2
1-2-3
1-2-3-1
1-2-3-2
1-2-4
1-2-5
1-2-6
1-3
1-3-1
1-3-2
1-3-3
1-3-4
1-3-5
1-4
1-4-1
1-4-2
1-4-2-1
Analyse Bibliographique
Lait de chamelle
Gnralits sur le lait de chamelle
Caractristiques physicochimiques du lait de chamelle
Transformation du lait de chamelle
Caractres nutritionnels et thrapeutiques du lait de chamelle
Microbiologie du lait de chamelle
Gnralits sur les bactries lactiques
Dfinition et caractristiques
Taxonomie des bactries lactiques
Quelques caractristiques des genres Lactobacillus et Leuconostoc
Le genre Lactobacillus
Le genre Leuconostoc
Utilisation des bactries lactiques
Protolyse chez les bactries lactiques Rle probiotique des bactries lactiques Mtabolisme des sucres et le pouvoir acidifiant des bactries
lactiques :
Pouvoir paississant des bactries lactiques Proprits aromatiques des bactries lactiques Bioconservation par les bactries lactiques
Culture des bactries lactiques
Mthodes didentification des bactries lactiques
Les fermentations
Historique et dfinitions
Les types de fermentation
Composition des ferments lactiques
Les laits ferments
Effets thrapeutiques des laits ferments
Composs volatiles
Introduction et dfinitions
Analyse des volatiles
Analyse des volatiles par lespace tte
Echantillonnagedes volatiles dj prsents dans lespace tte (static headspace)
Extraction en purgeant et faisant sortir les volatiles dun chantillon avec un gaz
Microextraction sur phase solide (SPME)
Lextraction directe
Lextraction par espace de tte Autres techniques
Sparation des composs par chromatographie en phase
5
5
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48
48
49
50
51
52
54
54
-
1-4-3 gazeuseCPG:
Association de lanalyse des composs volatiles lanalyse sensorielle 56
2
2-1
2-2
2-3
2-3-1
2-3-2
2-3-3
2-4
2-4-1
2-4-2
2-5
2-5-1
2-5-2
2-5-3
2-6
2-6-1
2-6-1-1
2-6-1-2
2-6-1-3
2-6-2
2-6-2-1
2-6-2-2
2-6-2-3
2-6-2-4
2-6-2-5
2-6-2-6
2-7
2-7-1
2-7-2
2-7-3
2-8
2-8-1
2-8-2
2-8-3
Matriel et Mthodes
Cadre de ltude
Collecte et transport des chantillons de lait
Isolement des bactries lactiques
Prparation des dilutions
Prparation des cultures
Purification des souches
Conservation des isolats
Conservation de courte dure
Conservation de longue dure
Pr-identification biochimique des isolats
Recherche de lArginine Di Hydrolase (ADH)
Type fermentaire des isolats
Profil fermentaire des sucres
Identification molculaire des souches
Empreinte protique des cellules
Extraction des protines
Quantification des protines dans les chantillons
Prparation de la courbe talon
Coloration
Dosage de la quantit de protine dans les chantillons Sparation des protines par SDS PAGE
Caractrisation gnotypique des isolats
Extraction de lARNr 16S
Amplification
Purification des produits de la PCR
Squenage des Amplicons
Purification des produits de squenage
Analyse des squences et identification des isolats
Caractrisation physiologique des isolats
Croissance diffrentes tempratures
Croissance en prsence de 6.5% de NaCl
Croissance pH 4.8
Caractrisation technologique des isolats
Activit aromatique des isolats
Lutilisation de citrate et production de diactyle/actoine
Evaluation de la production de Diactyle et actone combins Activit protolytique
Aptitude protolytique exocellualire des isolats
Activit Aminopeptidase (AP) des cellules
Diffrenciation entre les souches lentement coagulantes et rapidement coagulantes
Protolyse dans le lait - Dosage des fonctions -NH2 par la mthode l'Orthophthaldehyde
(OPA)
- Prparation des hydrolysats de protine - Prparation du ractif OPA - Prparation de la courbe talon lysine
57
57
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59
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59
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69
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70
70
-
2-8-4
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2-8-5-1
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2-8-5-3
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2-9
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2-9-3
2-10
3
3-1
3-1-1
3-1-2
3-1-3
3-1-4
3-1-5
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3-2-1
3-2-2
3-2-3
3-2-4
3-2-5
3-2-6
3-2-7
3-2-8
3-3
3-3-1
3-3-2
3-4
Activit acidifiantes
Activit lipolytique
Pouvoir paississant des isolats
Recherche des Exopolysaccharides( EPS)
Cintique de la production pendant la croissance sur milieu liquide
Dosage des EPS
dans le ESM (EPS selection medium) Dans le milieu MRS hypersaccharos Prparation de la courbe talon glucose - Prparation des dilutions - Coloration
Extraction des polymres et analyse de leur composition
Antibiogramme en milieu solide
Etude des interactions inter bactriennes
Slection des isolats pour la prparation des ferments mixtes
Prparation des chantillons de lait ferment
Test sensoriel des laits ferments
Analyse des produits volatils
Extraction des composs volatils
Sparation des volatiles
Identification des volatiles Analyses statistiques des rsultats
Rsultats et discussion
Identification phnotypique des isolats
Dnombrement
Examen macroscopique des isolats
Examen microscopique des isolats
Pr- Identification des isolats
Identification numrique des isolats
Caractrisation technologique des isolats
Caractres aromatisants des isolats
Pouvoir protolytique des isolats
Activit acidifiante des isolats
Pouvoir paississant des isolats
Activit lipolytique des isolats
Relation entre les diffrents paramtres
Rsistance aux antibiotiques
Interactions interbactriennes
Identification molculaire des isolats
Lanalyse lectrophortique des protines cellulaires totales
Caractrisation gnotypique des isolats
Prparation et analyse du lait ferment
71
71
71
71
71
72
72
72
72
73
73
74
74
75
75
75
76
76
76
77
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79
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82
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92
95
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105
110
112
114
118
124
124
126
128
-
3-4-1
3-4-2
3-4-3
Slection des souches
Prparation et analyse sensorielle des laits ferments
Analyse des volatiles
Conclusion
Rfrences bibliographiques
Annexes
Rsums
128
129
131
136
-
Les abrviations et appellations des appareils, mthodes ou des techniques utilises feront
rfrence la dnomination anglo-saxonne pour viter certaines confusions pouvant avoir lieu
aprs la traduction en franais.
ADH : Arginine Dihydrolase
AFLP :Amplified fragment length polymorphism
BSA: srumalbuminebovine
B :Bifidobacterium
CEP:Cell-EnvelopeProteinase
CMI:concentration minimale inhibitrice
:diamtre
dNTP : dsoxyribonuclotide triphosphate
DO: densit optique
EPS :exopolysaccharide
ESM :EPS selection medium
FAO: Food and Agriculture Organization
FSDA: Fast Slow Differential Agar
x g :time gravity
GC :gas chromatography
HPLC : high phase liquid chromatography
:lambda longueur donde
Lb :Lactobacillus
Lc :Lactococcus
Ln :Leuconostoc
M : molaire
mM : milli molaire
TCA : trichloro acetic acid
UFC : unit formant colonie
W:Weissella
MRS :Man, Rogosa, Sharpe
MS :mass spectrometry
MSE :Mayeux, Sandine et Elliker
N :normale
OMS: Organisation Mondiale de la Sant
OPA : O-ophtaldi aldehyde
PCR :Polymerase Chain Reaction
PFGE: pulsed field gel electrophoresis
PP :plasmid profiling
RAPD :Random Amplified Polymorphic DNA
REA :Restriction Enzyme Analysis
REP-PCR: repeated sequence extragenic
palindrome
RFLP :Restriction fragment length
polymorphism
rpm : revolution per minutes
S:Streptococcus
SDS-PAGE :sodium dodecyl sulfate
polyacrylamide gel electrophoresis
S.E.M.:Standard Error of the Mean
SPME :solid phase microextraction
ssp :sous espce
Uma :unified atomic mass unit
v/v :volume par volume
w/v : poids par volume
https://www.google.dz/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=2&cad=rja&uact=8&ved=0ahUKEwih5_CluIDOAhWGtxoKHbLHBEsQFgggMAE&url=https%3A%2F%2Fen.wikipedia.org%2Fwiki%2FAmplified_fragment_length_polymorphism&usg=AFQjCNE5BH9pYjDrUIRZAQhRu4chqZ59ng&bvm=bv.127521224,d.d24https://www.google.dz/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=1&cad=rja&uact=8&ved=0ahUKEwjU4tCEs9PPAhXEyRQKHZPsBJsQFggaMAA&url=http%3A%2F%2Fwww.solabia.com%2Fsolabia%2FproduitsDiagnostic.nsf%2F0%2FD62BA001D82B220BC12574B7004BE600%2F%24file%2FFT_BK087_v4.pdf&usg=AFQjCNETv0ofutJ3ZxUugeL7kmq3MdrkEQ&bvm=bv.135475266,d.d24https://www.google.dz/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=9&cad=rja&uact=8&ved=0ahUKEwjH4LrMuYDOAhXKiRoKHatqC6YQFghFMAg&url=http%3A%2F%2Fwww.ncbi.nlm.nih.gov%2Fprobe%2Fdocs%2Ftechrapd%2F&usg=AFQjCNGUr__3-PmZFs-fwyPvpYOHWYXxAA&bvm=bv.127521224,d.d24https://www.google.dz/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=3&cad=rja&uact=8&ved=0ahUKEwiX_u6huYDOAhUDOxoKHQdkA3sQFggzMAI&url=http%3A%2F%2Fwww.apsnet.org%2FEDCENTER%2FK-12%2FTEACHERSGUIDE%2FPLANTBIOTECHNOLOGY%2FPages%2FActivity3.aspx&usg=AFQjCNFbiJPdf8YZxR0K7u0cSrfwBr6rug&bvm=bv.127521224,d.d24https://www.google.dz/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=5&cad=rja&uact=8&ved=0ahUKEwjWkZCYuoDOAhVHtxoKHTVRAiUQFgguMAQ&url=https%3A%2F%2Fen.wikipedia.org%2Fwiki%2FRestriction_fragment_length_polymorphism&usg=AFQjCNG_31IaT0f5HLM3meMlAFbbG1KANw&bvm=bv.127521224,d.d24https://www.google.dz/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=5&cad=rja&uact=8&ved=0ahUKEwjWkZCYuoDOAhVHtxoKHTVRAiUQFgguMAQ&url=https%3A%2F%2Fen.wikipedia.org%2Fwiki%2FRestriction_fragment_length_polymorphism&usg=AFQjCNG_31IaT0f5HLM3meMlAFbbG1KANw&bvm=bv.127521224,d.d24
-
Liste des figures
N de la
figure
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15
16
17
Fermentation du glucose : (A) homofermentation via la glycolyse et
(B)htrofermentation par la voie du 6-phosphogluconate
Dendrogramme refltant des relations phylogntiques de lordre
Lactobacillales
Arbre phylogntique des bactries Gram positives bas sur la comparaison des
squences de lARNr 16S.
Arbre phylogntique des principaux genres de bactries lactiques et des genres
non associs (bactries avec taux lev de G+C dans lADN).
Les formes btonnet (a) et coque (b,c) des bactries lactiques. Observations au
microscope lectronique transmission 10000X
Schma simplifi du co-mtabolisme sucre-citrate de Leuconostoc
mesenteroides
Evolution de la structure de la casine au cours de la coagulation acide (30C)
Les voies de conversion des protines en composs aromatiques dans les
produits ferments
Mtabolisme du glucose par Lb brevis
Localisations cellulaires des polysaccharides produits par les bactries Gram-
positif et Gram-ngative
Mtabolisme du Citrate chez les genres Lactococcus et Leuconostoc
Espace tte statique
Extraction en purgeant les volatiles (Purge and Trap)
a)Appareil pour effectuer la microextraction, b)fibre
Chromatographie en phase gazeuse couple la spectromtrie de masse
(GC)/MS
Injecteur avec diviseur
Courbe talon BSA
11
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55
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-
N de la
figure
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30
31
32
33
34
35
Courbe talon de dosage de diactyle
Courbe talon pour le dosage de la lysine (OPA)
Courbe talon pour le dosage du glucose (phnol/acide sulfurique)
Aspect macroscopique des bactries initialement isoles sur milieu Mayeux et
milieu MRS
Aspect macroscopique des bactries initialement Isoles sur milieu MRS de
lisolat 21 et Lb brevis ATCC 14869
Observation microscopique des isolats au G10 x100, (a) btonnets (coloration
simple), (b et c) formes Lenticulaire et circulaire (coloration de Gram)
Arbre hirarchique utilisant la distance moyenne entre les classes dtermine
avec le carr de la distance Euclidienne
Croissance des isolats Citrate positives sur agar citrate de calcium (KCA)
Activit protolytique exocellulaire sur Agar Casinate de Calcium
Activit protolytique de lisolat 20 sur milieu FSDA
Aspect mucoide des colonies de lisolat 5 sur milieu MSE
Evolution du pH et des EPS en fonction de la croissance de lisolat 8
Chromatogramme obtenu aprs hydrolyse acide de lEPS produit avec lisolat8
Activit lipolytique des isolats sur agar tributyrine
Exemples dantibiogrammes obtenus avec les isolats 22, 14, 20 et 21
Exemples dinteractions obtenues entre les isolats 8 ,21, 22 et le levain
commercial
Effet dantibiose des isolats 8,20,21 et 22 contre Staphylococcus aureus(a),
Proteus sp (b) et Pseudomonas aeruginosa (c)
Arbre hirarchique analysant le profil lectrophortique SDS-PAGE des
protines cellulaires totales de quatorze isolats
67
70
73
81
81
82
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95
100
100
106
107
110
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115
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122
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Liste des tableaux
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tableau
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15
16
Comparaison entre le lait de vache et le de chamelle pour les paramtres
physicochimiques
Quelques lactobacilles associs lindustrie laitire classs selon leur type
fermentaire
Classification de Lactobacillus selon les donnes de lARNr 16S
Espces de bactries lactiques ayant un rle probiotique
Quelques bactriocines produites par les bactries lactiques starter et
probiotiques
Exemples de produits alimentaires ferments non laitiers commercialiss dans
le monde
Les principaux laits ferments consomms dans le monde
Les fibres de la SPME commercialement disponibles
Diffrentes utilisations alimentaires de la SPME
Prparation de la courbe talon pour le dosage des protines
Mlange ractionnel de la PCR
Mlange du squenage selon le kit BigDye
Prparation des dilutions de diactyle
Prparation de la courbe talon glucose
Caractres morphologiques, physiologiques et biochimiques des isolats
Rsultats de lidentification phnotypique des isolats complts avec le profil de
la fermentation des carbohydrates api CH50
7
19
20
27
34
42
45-46
51
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64
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84
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N du
tableau
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19
20
21
22
23
24
25
Activit protolytique de 16 isolats.
Activit acidifiante de 7 isolats slectionns
Rcapitulation des rsultats de quelques proprits technologiques des isolats
slectionns
Profils des isolats vis--vis les antibiotiques tests
Rsultats des interactions entre les diffrents isolats reprsents en diamtre de
la zone dinhibition
Rsultats des interactions entre les isolats et les souches pathognes reprsents
en diamtre de la zone dinhibition
Comparaison des rsultats de lidentification des isolats 8, 20,21 et 22 par les
diffrentes mthodes utilises
Analyse sensorielle des laits ferments prpars avec le levain R704 type O
pure (contrle) ou en co-culture avec les isolats slectionns.
Analyse des volatiles dans les laits ferments prpars avec le levain
commercial R704 type O pure (contrle) et en co-culture avec les isolats
slectionns
101
104
113
116
120
120
128
130
132
-
Introduction gnrale
La ncessit de dveloppement de nouveaux produits ferments reprsente une
proccupation majeure des microbiologistes qui cherchent satisfaire les demandes
croissantes des consommateurs. Lamlioration et la diversification des produits traditionnels
nest possible quaprs contrle des fermentations ancestrales. En effet la fabrication des
produits ferments est un processus impliquant une multitude d'vnements biochimiques
complexes dirigs par les bactries qui composent le ferment. Mis part leur rle
d'acidification, ces bactries dploient diffrentes protinases, peptidases et lipases associes
au dveloppement de la texture et de l'arme des produits finaux.
Pendant longtemps les ferments alimentaires taient constitus dun mlange inconnu, non
matris et variable, de plusieurs souches ou espces bactriennes provenant dune
fermentation naturelle du produit en question. De nos jours lutilisation des microorganismes
et surtout des bactries lactiques en industrie alimentaire est passe de contaminations
spontanes et accidentelles, rsultant en des possibilits de conservation des denres
alimentaires, une incorporation contrle de manire empirique, permettant lexploitation de
lquipement enzymatique de ces bactries pour modifier laliment et laborer de nouveaux
produits ou de nouvelles saveurs.
Il est bien connu que les bactries lactiques occupent une place importante dans les
technologies laitires qui reprsentent le principal domaine de leur application. Une tude
rcente a estim une commercialisation globale de 80 milliards deuros de produits laitiers
dans le monde, avec 20 milliards additionnels pour les bioproduits (Gaspar et al, 2013). Par
ailleurs les bactries lactiques sont aussi utilises dans la fermentation des viandes et des
vgtaux ou dans dautres secteurs industriels pour la fabrication d'une large gamme de
-
mtabolites, tels que les acides organiques, les composs aromatiques et antimicrobiens, les
exopolysaccharides et les biopeptides (Gaspar et al., 2013 ; Landeta et al., 2013).
Dans l'industrie laitire, les bactries lactiques sont utilises sous forme de ferments mixtes
qui demeurent les plus utiliss. Cette association complexe de microorganismes ncessite la
maitrise des facteurs qui peuvent influencer la dynamique et les activits mtaboliques des
populations bactriennes au sein du ferment. La connaissance des interactions de comptition
ou de coopration possibles entre ces souches est fondamentale. Des interactions
microbiennes ngatives peuvent gnrer un dsquilibre et causer des changements
indsirables dans les produits finaux.
Lintrt considrable rserv aux ferments lactiques sest dirig vers la slection et
lutilisation de nouvelles souches bactriennes montrant des caractristiques technologiques
diffrentes de celles souvent notes pour les ferments traditionnels. Avec le mme
raisonnement, beaucoup de travaux ont t entrepris en Algrie pour la prparation des
ferments locaux partir de bactries lactiques indignes isoles de plusieurs produits
alimentaires traditionnels et laits crus de diffrentes espces animales (vache, chvre, brebis,
chamelle) (Kacem et al.,2004 ; Badis et al.,2005 ; Zadi Karam et Karam ,2006 ; Idoui et
Karam, 2008 ).
Au laboratoire de Biologie des Microorganismes et Biotechnologie de luniversit dOran 1
un intrt particulier a t rserv la microflore cameline (Hassaine et al., 2007 ; Roudj et
al., 2009 ; Belkheir et al., 2012). Malgr sa composition riche en lipides, en protines, en
glucides, en vitamines et en sels minraux, la production laitire cameline reste marginale par
rapport aux autres espces animales (1.6 millions l de lait de chamelle/580.5 millions l de lait
de vache) (Barowska et al., 2011). De mme la microflore du lait de chamelle demeure peu
tudie par rapport la microflore du lait de vache (Ashmaig et al., 2009; Bendimerad et al.,
2012; Akhmetsadykova et al., 2015).
-
Le prsent travail a t ralis avec lobjectif de prparer un ferment lactique autochtone
compos de bactrie isoles du lait de chamelle collect dans les rgions de Bchar et Tindouf
(Sud-Ouest algrien). Ces bactries peuvent possder des caractres technologiques
intressants atypiques de ceux souvent montrs par les ferments commerciaux, surtout que des
proprits originales ont t prcdemment rapportes chez des lactocoques isoles de lait de
chamelle comme la rsistance des concentrations leves de NaCl (Zadi Karam et Karam,
2006) ; une thermorsistance avec un nouveau profil plasmidique (Drici et al., 2010 ) et des
peptidases spcifiques chez des souches de Lactobacillus (Belkheir et al., 2012). Cette
contribution peut attirer lattention des chercheurs et du grand public sur les enjeux
conomiques de lutilisation du lait de chamelle comme source pour lobtention des bactries
lactiques technologiquement performantes. Nous avons ax lessentiel de notre travail de
recherche sur la caractrisation technologique des isolats afin de prparer des nouveaux
ferments lactiques. Le comportement microbien de ces ferments dans le lait ferment a t par
ailleurs tudi.
La premire partie de cette thse consistera en une tude bibliographique compose de trois
chapitres, le premier rappelant la composition physicochimique du lait de chamelle, la
production et les diffrentes transformations de ce lait, le deuxime, reprsentant la
classification des bactries lactiques, leur mtabolisme et leurs principales applications
industrielles notamment dans lindustrie des ferments lactiques et le troisime traitant la
prparation et lanalyse des laits ferments.
-
1.Analyse bibliographique
1-1) Lait de chamelle
1-1-1) Gnralits sur le lait de chamelle
Le dromadaire ou appel aussi tort chameau, est lun des animaux se montrant les mieux
adapts aux conditions extrmes des zones arides, dans lesquelles les dficits pluviomtriques
font partie intgrante du climat. Dans cet environnement dsertique, la chamelle est le seul
animal pouvant produire un lait comme celui des autres mammifres, de composition
chimique et physique riche permettant au jeune chamelon de couvrir ses besoins nergtiques
et nutritionnels pendant la premire tape de son existence. Le lait de chamelle reprsente
aussi une denre alimentaire de haute valeur nutritive pour les populations nomades dans les
rgions steppiques ou dsertiques comme le Sahara (Boudjenah- Haroun et al., 2012 ; Al-
Juboori et al., 2013 ; Mohamed et al., 2013).
Le dromadaire appartient la famille des Camelidae et au genre Camelus. Le genre Camelus
comprend deux espces : bactrianus et dromedarius (Mohamed , 2006 ; Sisay et Awoke,
2015). Le dromadaire algrien appartient l'espce dromedarius.
L'levage camelin occupe une place importante dans le monde. Un total de 19 millions de
chameaux a t estim dans le monde, avec 15 millions en Afrique et 4 millions en Asie. Dans
ces estimations, 17 millions sont des dromadaires (une bosse) et 2 millions sont des chameaux
(deux bosses) (Mohamed, 2006 ; Gizachew et al., 2014 ; Sisay et Awoke, 2015 ; Abera et al,
2016).
Leffectif camelin Algrien a t estim plus de 34.400 ttes en 2013. Plus de 70 % du
cheptel sont localiss dans les wilaya sahariennes (Adrar, Illizi, Ouargla, Ghardaa,
Tamanraset , El Oued, Bechar et Tindouf), et le reste dans les wilayas steppiques (Biskra,
Tebessa, Khenchela, Batna, Djelfa, El Bayadh, Naama et Messila, Laghouat) (Rahli, 2015)
-
Llevage du dromadaire dans le monde est orient vers son utilisation pour le transport, la
production de viande, de peau et surtout de lait (Gizachew et al., 2014). En Algrie, l'levage
du dromadaire est surtout orient vers la production laitire. Le lait produit est gnralement
consomm ltat cru ou ferment, ou sert pour sevrer les jeunes chamelons (Boudjenah-
Haroun et al., 2012).
1-1-2) Caractristiques physicochimiques du lait de chamelle
Le lait de chamelle est de couleur blanche mate, avec got un peu sal et un aspect plus
visqueux que le lait de vache, qui est de couleur jauntre. Ces caractristiques et surtout le
got du lait de chamelle diffrent selon lalimentation des animaux et la disponibilit en eau.
Lingestion de fourrages comme la luzerne, donne un got sucr au lait, tandis que
lalimentation base de plantes halophytes le rend sal. Les conditions environnementales
ainsi que la priode de lactation peuvent aussi dterminer la composition du lait de chamelle
(Sboui et al., 2009 ; Jilo et Tegegne, 2016). Compar au lait bovin, le lait camelin se
caractrise par une acidit plus leve et une densit faible (tableau 1).
La composition minrale du lait de chamelle diffre peu de celle du lait de vache, beaucoup
de rsultats ont montr quil y a toutefois un peu moins de sodium, calcium et phosphore, et
plus de chlore et potassium dans le lait de chamelle. Par contre le lait de vache est plus riche
en matire protique, matire sche et azote non protique NPN (tableau1) (Kamoun, 1995).
-
Tableau 1 : Comparaison entre le lait de vache et le de chamelle pour les paramtres
physicochimiques (Kamoun,1995 ; Sboui et al, 2009)
Paramtres Lait de chamelle
Moyenne cart type
Lait de vache
moyenne cart type
pH
Acidit(D)
Densit
Composition chimique (g/l)
Matire sche totale
Matire grasse
Matire protique
Casines
Composants minraux (g/l)
Ca
P
Na
K
CI
6,410,18
17,21,03
1,020,0032
116 11
35.07.0
27.61.1
19.72.2
1.160.10
0.880.01
0.390.14
1.760.20
1.990.53
6,560,24
17,120,64
1,0280,0006
1243.0
34.01.5
30.11.3
24.81.6
1.230.13
0.950.11
0.500.10
1.410.15
1.190.26
1-1-3) Transformation du lait de chamelle
Contrairement la plupart des laits issus des mammifres domestiques, le lait de dromadaire
est peu transform en fromages ou autres dvirs laitiers. Linaptitude la coagulation de ce
lait par la prsure bovine a entrain une sous exploitation du lait camelin qui est souvent
consomm ltat cru ou ferment. Cette difficult de transformation du lait de chamelle est
-
due une structure diffrente et teneur rduite en casine kappa (Farah et Farah-Riesen ,
1985 ; Chaoui-Kherouatou et Attia, 2008).
Diffrents essais ont t entrepris notamment en Algrie pour pouvoir prparer des fromages
partir du lait de chamelle. Des tudes ont montr une meilleure aptitude la coagulation du
lait camelin sous leffet des enzymes gastriques extraites destomacs du jeune dromadaire
(Boudjenah- Haroun et al., 2012). Parmi les produits drivs traditionnels du lait de chamelle,
on peut citer les laits ferments (Gariss, Shubat, Tarag, Kefir, Dahi), la poudre de lait et
certains beurres (Khoa , Rabbri) et fromages artisanaux (Domiati, Afig) (Mohamed, 2006 ;
Mohamed et al., 2013 ; Asresie et Adugna, 2014).
1-1-4)Caractres nutritionnels et thrapeutiques du lait de chamelle
En plus des caractres notionnels, le lait de chamelle est connu aussi pour diffrentes vertus
thrapeutiques. En effet le lait de chamelle constitue un aliment complet pour une personne
restant en bonne sant sans consommation de dautres aliments. De par sa composition riche
en eau et en protine, le lait de chamelle exerce aussi un effet positif sur la microflore
humaine (Jilo et Tegegne,2016). Le lait de chamelle est galement riche en minraux (Na, K,
Ca, P Mg Fe, Zn, Cu) et en vitamines (A, E, C et B1) qui constituent des lments cls dans
les activits enzymatiques et immunologiques (Al Kanhal, 2010 ; Gizachew et al., 2014). La
concentration en vitamine C dans le lait de Dromadaire est deux fois plus leve que dans le
lait de vache, ceci confre une certaine stabilit au lait de chamelle en plus du rle
antioxydant de la vitamine C(Al-Juboori et al., 2013). Le lait de chamelle contient aussi
diffrentes enzymes effet antimicrobiens (lysozyme, lactoferrine et lactoperoxidase) (Habib
et al.,2013). Dailleurs leffet anti-tumoral du lait camelin est li ces caractristiques
antioxydantes et antimicrobiennes qui prvoient une rduction de linflammation du foie. En
effet Korashy et al., (2012), ont montr linduction de lapoptose des hpatomes humains
(HepG2) et des cellules cancreuses du sein (MCF7) aprs consommation du lait camelin.
-
Le lait de chamelle possde aussi un effet anticytotoxique et antigenotoxique via linhibition
de la formation des rythrocytes polycromatiques (MnPCEs) et laugmentation de lindice
mitotique des cellules souches de la moelle osseuse (Quita et Kurdi, 2010).
Le lait de chamelle constitue par ailleurs, un bon substituant du lait maternelle humain du fait
de ses proprits antiallergiques dues labsence des peptides (B-lactoglobuline) responsables
de la majorit des allergies chez les enfants (Gizachew et al., 2014).
1-1-5) Microbiologie du lait de chamelle :
Le lait de chamelle peut contenir diffrentes espces microbiennes. Compar aux laits de
dautres espces animales, la microflore msophile, les levures et les autres champignons sont
moins abondants dans le lait de chamelle si lanimale se trouve en bonne sant. Ces
observations taient expliques sur la base de sa richesse en lysozyme, en acide ascorbique et
en lactofrrine (Fguiri et al.,2012 ; Verraes et al., 2014 ).
Les espces pathognes les plus frquemment trouves dans le lait de chamelle appartiennent
essentiellement Staphylococcus aureus , Streptococcus sp., Escherichia coli et Salmonella
sp . La prsence de ces germes tait une consquence directe des mauvaises pratiques de
traite de ce lait (Hadush et al., 2008 ; Abera et al,2016).
Les analyses microbiologiques du lait de chamelle ont rvles aussi la prsence de
diffrentes espces de levures comme Candida kefyr, Saccharomyces cerevisiae, Candida
krusei, Candida glabrata, Kluyveromyces marxianu, Kazahstan uiosporus et Candidda
etanolica, qui taient gnralement associes lobtention des boissons alcoolises partir de
ce lait (Shuangquan et al., 2004 ; Rahman et al, 2009)
Concernant la flore lactique, le lait de chamelle a souvent montr une biodiversit importante
caractrise par des entrocoques, des lactobacilles, des lactocoques, des leuconostocs, des
streptocoques et des Weissella. Gnralement des espces appartenant Lb lactis, Lb
helveticus, Lb delbrueckii ssp bulgaricus, Lb salivarius, Lb plantarum, , Lb acidophilus, , Lb
casei , Lb bavaricus, Lb sakei, Lb brevis, Lb pentosus, Streptococcus thermophilus,
-
Enterococcus faecium, Enterococcus faecalis, Lactococcus lactis ssp cremoris, Lactococcus
lactis ssp lactis, Lactococcus lactis ssp lactis biovar. diacetylactis, Leuconostoc lactis et
Leuconostoc mesenteroides taient souvent isoles de laits crus ou ferments de chamelle
collects diffrentes rgions du monde (Shuangquan et al., 2004 ; Zadi Karam et Karam,
2006 ; Yateem et al., 2008 ; Khedid et al., 2009 ; Rahman et al., 2009 ; Drici et al., 2010 ;
Belkheir et al., 2012 ; Fguiri et al., 2012 ; Benmechernene et al., 2013 ; Hawaz, 2014).
1-2) Gnralits sur les bactries lactiques
1-2-1) Dfinition et caractristiques
Il sagit de bactries Gram positif asporules et immobiles, ne possdant ni catalase ni
plusieurs exigences nutritionnelles vis vis des acides amins, peptides, vitamines, sels,
acides gras et glucides fermentescibles (Gaspar et al., 2013).
Les bactries lactiques dont le nom est en lui-mme vocateur de la caractristique
emblmatique du mtabolisme de ce groupe bactrien, savoir la production dacide lactique,
taient souvent traditionnellement associes aux fermentations alimentaires. Leur capacit
produit final si elles sont homofermentaires (voie dEmbden Meyerhof Parnas) ou la
bactries entreprennent la voie dite htrofermentaire ou htrolactique connue aussi comme
et al., 2014).
oxydase, gnralement anarobies facultatives, dpourvues de nitrate rductase et montrant
la voie du 6- phosphogluconate ou encore la voie des hexose monophosphates (Figure1) (Liu
2synthse de CO , dacide actique et dthanol en plus de lacide lactique dans le cas o ces
dutiliser plusieurs sources carbones conduit soit la formation dacide lactique comme seul
-
Figure 1: Fermentation du glucose
(A) homofermentation via la glycolyse
(B) htrofermentation par la voie du 6-phosphogluconate (Axelsson, 1993).
-
Les bactries lactiques sont gnralement reprsentes par les genres Lactococcus,
critres de la taxonomie moderne considrent les microorganismes appartenant aux genres
Aerococcus, Vagococcus, Tetragenococcus et Carnobacterium comme appartenant aux
1-2-2) Taxonomie des bactries lactiques
La taxonomie des bactries lactiques est en mouvement continuel avec le dveloppement des
techniques de la biologie molculaire. Les groupes Thermobacterium, Streptobacterium et
Betabacterium dOrla-Jensen (1919) ont t remplacs par ceux classant les lactobacilles
selon leur type fermentaire (Durlu-Ozkaya et al., 2001). Des espces, des sous espces ou
voire mme des genres ont t revus aussi. De cette faon Lb bavaricum est devenu Lb sakei,
Lb casei ssp rhamnosus est devenu Lb rhamnosus et Lb bulgaricus est devenu Lb delbrueckii
ssp bulgaricus, Lb kandleri est devenu Weissella kandleri, Leuconostoc paramesenteroides
est devenu Weissella paramesenteroides et Lb divergens est devenu Carnibacterium
divergens (Coeuret et al., 2003) (parfois crit Carnobacterium).
Actinobacteria appartient aussi aux bactries lactiques (Liu et al., 2014).
bactries lactiques (Axelsson, 1993). Toutefois le genre Bifidobacterium dans le phylum
Leuconostoc, Lactobacillus, Pediococcus, Enterococcus et Streptococcus. Cependant les
-
Selon les donnes de la classification courante, les bactries lactiques appartiennent au
phylum des Firmicutes, la classe des Bacilli et lordre des Lactobacillales. Cet ordre est
compos de six familles qui sont Aerococcaceae, Carnobacteriaceae, Enterococcaceae,
Leuconostocaceae, Lactobacillaceae, et Streptococcaceae (Figure 2) (Ludwig et al.,2009;
Gaspar et al., 2013).
La phylognie base sur la comparaison des squences de lADN ribosomique et sur l'analyse
de squences signatures dans les protines trs conserves suggre que le monde bactrien
comprend onze principaux phylums; celui des bactries Gram-positif comprend deux
subdivisions principales : la subdivision Clostridia et apparents qui regroupe les
bactries possdant un ADN avec bas taux de guanine et cytosine (GC50%) et la subdivision
Actinobacteria et apparents qui regroupe les bactries Gram positif et GC suprieur
50% (Figure 3) (Schleifer et Ludwig, 1995 ; Holzapfel et al., 2001). Dun point de vue
taxonomique, les bactries lactiques reprsentent un groupe de microorganismes trs
htrogne compos des genres avec G+C infrieur 50% comme Carnobacterium,
Lactobacillus, Lactococcus, Leuconostoc, Pediococcus, Enterococcus, Oenococcus,
Weissella, Aerococcus, Streptococcus et Tetragenococcus. Dans cette classification le genre
Bifidobacterium est li la branche des Actinobacteria alors quil est physiologiquement
proche des bactries lactiques. Cette classification montre aussi que les genres Lactobacillus,
Leuconostoc et Pediococcus, trs distincts morphologiquement, sont trs entremls
phylogntiquement (Figure 4) (Schleifer et Ludwig, 1995 ; Holzapfel et al., 2001).
https://fr.wikipedia.org/wiki/Lactobacillales
-
Figure 2: Dendrogramme refltant des relations phylogntiques de lordre Lactobacillales
(Ludwig et al., 2009)
Ordre : Lactobacillales
Famille I. Lactobacillaceae
Genre I. Lactobacillus
Genre II. Paralactobacillus
Genre III. Pediococcus
Famille II. Aerococcaceae
Genre I. Aerococcus
Genre II. AbiotrophiaVP
Genre III. Dolosicoccus
Genre IV. Eremococcus
Genre V. Facklamia
Genre VI. Globicatella
Genre VII. Ignavigranum
Famille III. Leuconostocaceae
Genre I. Leuconostoc
Genre II. Oenococcus
Genre III. Weissella
Famille IV. Enterococcaceae
Genre I. Enterococcus
Genre II. Melissococcus
Genre III. Tetragenococcus
Genre IV. Vagococcus
Famille V. Streptococcaceae
Genre I. StreptococcusAL
Genre II. Lactococcus
Genre III. Lactovum
Famille VI. Carnobacteriaceae
Genre I. Carnobacterium
Genre II. Alkalibacterium
Genre III. Allofustis
Genre IV. Alloiococcus
Genre V. Atopobacter
Genre VI. Atopococcus
Genre VII. Atopostipes
Genre VIII. Desemzia
Genre IX. Dolosigranulum
Genre X. Granulicatella
Genre XI. Isobaculum
Genre XII. Marinilactibacillus
Genre XIII. Trichococcus
-
Figure 3: Arbre phylogntique des bactries Gram positives bas sur la comparaison des
squences de lARNr 16S.
La barre indique une divergence de squence 10% (Schleifer et Ludwig, 1995).
-
Figure 4 : Arbre phylogntique des principaux genres de bactries lactiques et des genres
non associs (bactries avec taux lev de G+C dans lADN).
La barre indique une divergence des squences estimes 10% (Holzapfel et al., 2001).
-
1-2-3) Quelques caractristiques des genres Lactobacillus et Leuconostoc
Les bactries lactiques peuvent avoir des formes en btonnets ou en coques (Figure 5 a, b et
c). Parmi les 12 genres formant ce groupe bactrien, les lactobacilles et les leuconostocs sont
les deux principaux genres de bactries lactiques identifis parmi les isolats issus des
chantillons de lait de chamelle traits dans cette tude.
a b c Figure 5 : Formes btonnet (a) et coque (b, c) des bactries lactiques.
Observations au microscope lectronique transmission 10000X (Ehrmann et al.,2009)
1-2-3-1) Le genre Lactobacillus
Avec environ 154 espces et 30 sous espces, le genre Lactobacillus est le groupe le plus
large des bactries lactiques (Siezen et van Hylckama Vlieg, 2011 ; Kicov et al., 2013).
Le terme Lactobacillus fait souvent rfrence aux petits bacilles isols du lait. Cependant
certaines espces prennent la forme coccobacille ou la forme bacilles fins et longs et mme
parfois la forme incurve rappelant celle des corynbactries (Figure 5a). Les lactobacilles
sont gnralement immobiles, Gram positif et catalase ngative mais quelques espces
peuvent possder une pseudo-catalase. Sous microscope, les cellules apparaissent isoles mais
parfois elles sont associes en chainettes. Les lactobacilles sont des microorganismes
asporuls mais la prsence de granulations ou des inclusions bipolaires dans certaines cellules
colores par la mthode de Gram ou au bleu de mthylne peut conduire la confusion
(Coeuret et al., 2003 ; Dicks et Endo, 2009).
Les diffrentes espces composant le genre Lactobacillus ont t initialement regroupes
selon leur temprature optimale de croissance et leur profil de fermentation des hexoses en
trois sous-genres qui sont le sous genre Thermobacterium, le sous genre Streptobacterium et
le sous genre Betabacterium. La classification ancienne dOrla et Jensen (1919) a t
-
remplace par celle de Kandler et Weiss (1984) qui ont divis les lactobacilles selon leur type
fermentaire en espces homofermentaires obligatoires, htrofermentaires facultatives et
htrofermentaires obligatoires (Tableau 2). Dailleurs cette classification est de nos jours
utilise dans ltude phnotypique des nouveaux isolats. Par la suite en se basant sur les
donnes de lARNr16S, les lactobacilles ont t diviss en trois autres groupes. Le premier
connu comme le groupe delbrueckii inclue des espces homofermentaires et certaines espces
htrofermentaires facultatives. Le deuxime groupe est celui de casei-Pediococcus qui est
compos des espces homofermentaires strictes, des espces htrofermentaires facultatives et
htrofermentaires strictes. Le dernier groupe est connu comme celui de Leuconostoc car il
comprend les genres Leuconostoc, Weissella, et Oenococcus cot de certaines espces
htrofermentaires strictes du genre Lactobacillus (Tableau 3) (Stiles et Holzapfel, 1997).
Actuellement, la rcente classification de ce genre bactrien a subdivis le groupe casei-
Pediococcus en 5 sous groupes (le sous groupe Lb. casei, le sous groupe Lb plantarum, le
sous groupe Lb reuteri, le sous groupe Lb buchneri et le sous groupe Lb salivarius). Cette
mme classification a donn au groupe delbrueckii lappellation acidophilus qui est un groupe
compos exclusivement des lactobacilles homofermentaires strictes comme Lb acidophilus,
Lb amylovorus, Lb crispatus, Lb johnsonii, Lb helveticus, et Lb gasseri et lespce Lb
delbrueckii avec ses quatre sous espces delbrueckii, lactis, bulgaricus et indicus, (Giraffa et
al., 2010).
Les lactobacilles colonisent diffrentes niches cologiques et sont surtout isols des substrats
riches en carbohydrates comme les produits laitiers, les produits carns et les vgtaux
ferments (Krckel ,2013 ; Vasiee et al., 2014 ; Li et al., 2015). Ils sont aussi retrouvs dans
diffrentes parties du corps humain notamment dans les tubes gastro-intestinal et urognital
(Siezen et Van Hylckama Vlieg, 2011). Certaines espces sont devenues des habitants
spcifiques de quelques niches cologiques comme Lb bulgaricus souvent trouv dans les
-
produits laitiers et Lb acidophilus, Lb johnsonii, Lactobacillus reuteri et Lactobacillus
rhamnosus colonisant principalement le tube digestif humain (Holzapfel et al., 2001).
Les lactobacilles sont des bactries trs exigeantes dun point de vue nutritionnel. Ils
ncessitent pour leur croissance un milieu de culture complexe contenant des acides amins,
des peptides, des drivs dacides nucliques, multiples vitamines, des sels minraux, des
acides gras ou esters dacides gras et des carbohydrates fermentescibles. La croissance des
espces formant ce groupe bactrien est optimale des tempratures de 30 40C et des pH
de 5.5 6.2 units de pH (Dicks et Endo, 2009).
Tableau 2: Quelques lactobacilles associs lindustrie laitire classs selon leur type
fermentaire (Giraffa et al., 2010).
Homofermentaires
Obligatoires (Groupe I)
Htrofermentaires
Facultatifs (Groupe II)
Htrofermentaires
Obligatoires (Groupe III)
Lb delbrueckii subsp. delbrueckii
Lb delbrueckii subsp. bulgaricus
Lb delbrueckii subsp. lactis
Lb delbrueckii subsp. indicus
Lb acidophilus
Lb helveticus
Lb kefiranofaciens
Lb salivarius
Lb johnsonii
Lb crispatus
Lb animalis
Lb curvatus
Lb paracasei subsp paracasei
Lb plantarum
Lb rhamnosus
Lb cypricasei
Lb casei
Lb brevis
Lb fermentum
Lb hilgardii
Lb parakefiri
Lb reuteri
Lb kefiri
Lb buchneri
-
Tableau 3 : Classification de Lactobacillus selon les donnes de lARNr 16S, (Schleifer et
Ludwig, 1995).
Groupe I. delbrueckii
Groupe II. casei-Pediococcus Groupe III. Leuconostoc
Lb delbrueckii
Lb acidophilus
Lb helveticus
Lb crispatus
Htrofermentaires Facultatifs
Autres Homofermentaires
Homofermentaires stricts
Lb avarius
Lb salivarius
Htrofermentaires facultatifs
Lb casei
Lb plantarum
Lb sakei
Htrofermentaires stricts
Lb fermentum
Lb brevis
Lb sanfrancisco
Lb buchneri
Genre Pediococcus
Htrofermentaires stricts
Genre Leuconostoc
Ln Amelibiosum
Ln carnosum
Ln Gelidum
Genre Weissella
Ln paramesen
Lb. confusus
Lb viridescens
1-2-3-2) Le genre Leuconostoc
Le genre Leuconostoc regroupe toutes les espces de bactries lactiques non sporules,
gnralement de frome ellipsodale ou un peu sphrique (Figures 5 b, c). Dans un milieu
-
riche en glucose ou sur milieu solide, les cellules de leuconostocs peuvent prendre une forme
un peu tire semblable celle des lactobacilles. Les cellules de leuconostocs apparaissent
soit isoles ou associes en paire, mais elles peuvent former de courtes chainettes. Souvent les
leuconostocs sont lis une croissance lente ncessitant parfois 3 4 jours dans les conditions
optimales de pH (6.5) et de temprature (20 30C) pour lapparition des premires colonies
sur milieu solide. Cette croissance est souvent stimule par laddition de cystine-HCl ou
dextrait de levure. Le glucose est transform par les leuconostocs en acide lactique, CO2 et
thanol ou actate selon les espces (Figure 6) (Dicks et Endo, 2009).
Gnralement les leuconostocs sont peu protolytiques et ne dgradent pas larginine. Ils
ncessitent alors pour leur croissance des sources exognes dacides amins souvent assures
par les lactocoques se trouvant en culture mixte avec ces microorganismes (Dicks et Endo,
2009).
Au dbut, le genre Leuconostoc comptait seulement quatre espces qui sont Ln mesenteroides
avec les sous espces mesenteroides, dextranicum, et cremoris, Ln lactis, Ln
paramesenteroides et Ln dextranicum (Hemme et Foucaud-Scheunemann, 2004). Plus tard,
avec des critres molculaires, lespce Lb fructosus tait reclasse parmi les leuconostoc
comme tant Ln ficulneum (Antunes et al., 2002), et les espces gelidum et carnosum isoles
toutes les deux des produits carns, lespce citreum isole de milieu clinique, lespce fallax
isole de Sauerkraut, lespce argentinum isole de lait cru collect en Argentine, lespce
gasicomitatum associe aux contaminations des viandes, les espces kimchii et inhae isoles
de Kimchi et lespce fructosum isole de la mre, taient additionnes au genre Leuconostoc
(Hemme et Foucaud-Scheunemann, 2004). Actuellement les nouvelles espces Ln durionis
isole du condiment malaysien ferment Tempoyak (Leisner et al., 2005), Ln palmae isole
du vin de palmier (Ehrmann et al., 2009) et Ln rapi isole du rutabaga (navet fourrager) (Lyhs
et al., 2015) font partie aussi du genre Leuconostoc. Par ailleurs, dans la taxonomie rcente de
ce groupe bactrien, Ln gasicomitatum apparait comme une sous espce de Ln gelidum
(Rahkila et al., 2014).
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/?term=Antunes%20A%5BAuthor%5D&cauthor=true&cauthor_uid=11931179
-
La proprit importante caractrisant les leuconostocs est leur capacit de former des colonies
mucilagineuses aprs synthse dexopolysaccharides. Cette proprit est dailleurs lorigine
du terme nostoc qui veut dire algue bleue mucilagineuse (Devoyod et Poullain, 1988).
Les leuconostocs sont trs rpandus dans la nature; ils sont prsents dans les vgtaux qui
constituent leurs habitats cologiques naturels mais ils sont aussi frquemment rencontrs
dans le lait et entrent couramment dans la composition des levains utiliss pour la fabrication
de nombreux produits laitiers (Yuksekdag et al.,2004 ; Ignacio Sanchez et al., 2006 ; Settanni
et Moschetti, 2010).
Figure 6 : Schma simplifi du co-mtabolisme sucre-citrate de Leuconostoc mesenteroides ; (1) citrate permase, (2) citrate lyase, (3) oxaloactate dcarboxylase, (4) lactate dshydrognase, (5) -
actolactate synthase, (6) -actolactate dcarboxylase, (7) dcarboxylation non enzymatique, (8) 2,3-butanediol
dshydrognase, (9) actate kinase, (10) phosphotransactylase, (11) alcool dshydrognase (Bourel et al., 2001)
1-2-4) Utilisation des bactries lactiques
-
Lutilisation des bactries lactiques pour une application industrielle donne dpend de leurs
proprits fonctionnelles et technologiques. L'utilisation des sucres et le mtabolisme des
sources azotes dans les produits alimentaires sont considrs comme tant des vnements
biochimiques trs importants dans le dveloppement des caractres organoleptiques et
texturaux dun aliment donn. De plus la production dacides organiques dans les aliments
assure une baisse du pH jusqu' une valeur dfavorable pour le dveloppement de la majorit
des bactries pathognes. La synthse des composs aromatiques et des volatiles avec
laboration des polymres de sucre dterminent elles aussi certains caractres sensoriels et
rhologiques dsirs des produits alimentaires.
Protolyse chez les bactries lactiques
Le systme protolytique des bactries lactiques est compos de protases associes la paroi
cellulaire, qui catalysent l'hydrolyse initiale des protines en peptides. Ces peptides sont
ensuite dgrads par des endopeptidases ou exopeptidases en acides amins et oligopeptides
facilement transfrables travers les parois cellulaires (Savijoki et al., 2006 ; Liu et al.,2010).
Dans le lait, la dnaturation des casines laitires conduit leur prcipitation en petits flocons
puis en caill conduisant la coagulation du lait (Figure 7). La progression de lhydrolyse des
protines du caill constitue lensemble des phnomnes les plus importants de laffinage des
fromages. La libration de petits peptides et acides amins durant la maturation fromagre
contribue directement au dveloppement d'armes ou de ses prcurseurs. En effet les acides
amins libres ont des saveurs varies certains ont une saveur sucre (glycoccolle, alanine,
srine), d'autres une saveur amre (leucine, lysine, tryptophane); la tyrosine est insipide, la
cystine a une saveur de caoutchouc, tandis que les diacides (aspartique, glutamique) ont une
saveur de bouillon. Ensuite la transformation de ces acides amins en composs spcifiques
sous laction des lyases, dcarboxylases, dsaminases et transaminases conduit la formation
des amines, des acides et des aldhydes qui confrent aussi aux fromages leurs proprits
organoleptiques finales (Figure 8) (Singh et al., 2003). La protolyse dans les produits
-
alimentaires est assure surtout par les enzymes microbiennes des starters initiaux msophiles
(Lactococcus lactis et Leuconostoc) ou thermophiles (Lb delbrueckii, Lb helveticus et
Streptococcus thermophilus). Cependant la grande partie de lactivit protolytique est le
rsultat des enzymes tardives libres dans les fromages par la flore additive homofermentaire
stricte (Lb farciminis), htrofermentaire facultative (Lb casei, Lb paracasei ,Lb plantarum,
Lb pentosus, Lb curvatus et Lb rhamnosus) ou htrofermentaire stricte (Lb fermentum, Lb
buchneri, Lb parabuchneri et Lb brevis) (Settanni et Moschetti, 2010).
Pontage de 2 submicelles par le
phosphate de calcium
Pi Ca
Solubilisation de P et Ca
pH 6.7 5.52 5.52 5.31 5.31 5.10 5.10 4.91 4.91 4.38
Modle de casine
-
Figure 7 : Evolution de la structure de la casine au cours de la coagulation acide ( 30C)
(Abbas, 2012).
Figure 8: Voies de conversion des protines en composs aromatiques dans les produits
ferments (Smit et al., 2005)
Rle probiotique des bactries lactiques
Les probiotiques sont classiquement dfinis comme tant toutes prparations microbiennes
vivantes introduites dans les aliments pour un maintien de lquilibre microbien intestinal
(Almeida et al. ,2008 ; Settachaimongkon et al., 2014). Les prbiotiques quant eux, sont
troitement associs aux probiotiques, ils sont gnralement dfinis comme tant les substrats
pr-ferments par des bactries bnfiques, qui une fois administrs dans le corps humain,
stimulent la croissance de la flore endogne (Tabasco et al., 2014).
-
Les probiotiques agissent gnralement, aprs contact direct avec la cible, par inhibition des
bactries indsirables, par neutralisation des produits toxiques, par amlioration de la
digestibilit alimentaire surtout du lactose, par diminution du cholestrol srique, ou par
stimulation de l'immunit humaine (Rivera-Espinoza et Gallardo-Navarro, 2010 ; Syukur et
al., 2013). Linhibition des bactries pathognes tant assure par la synthse des composs
effet antimicrobien ou par des phnomnes de comptition pour ladhsion aux pithliums
corporels (Yateem et al., 2008 ; Lee et al., 2013).
Le rle probiotique des bactries lactiques a t rapport chez plusieurs espces (Tableau 4)
qui ont montr un rle dans la prvention des cancers (tumeurs coliques diminues par
Lactobacillus acidophilus, Bifidobacterium longum et vsicales diminues par Lactobacillus
casei), la prvention et le traitement des diarrhes infectieuses dues Clostridium difficile
(Bifidobacterium bifidium et Streptococcus thermophilus), le traitement des troubles digestifs
lis lantibiothrapie (Lactobacillus rhamnosus) et la diminution du cholestrol srique
surtout sous leffet des probiotiques dnomms LactoSacc (Lactobacillus acidophilus,
Saccharomyces cerevisiae) (Temmerman et al., 2002 ; Syukur et al., 2013 ; Lee et al., 2013).
Un intrt spcifique et un budget norme sont rservs aux produits probiotiques laitiers
(yaourts, laits ferments) ou autres (Sauerkraut, Kimchi, Boza, Tempeh, Killi et Ogi) dont la
consommation est en augmentation continue dans le monde (Rivera-Espinoza et Gallardo-
Navarro, 2010 ; Gaspar et al.,2013).
-
Tableau 4: Espces de bactries lactiques ayant un rle probiotique (Holzapfel et al., 2001 ;
Rivera-Espinoza et Gallardo-Navarro,2010)
Lactobacillus Bifidobacterium Autres bactries lactiques
Lb acidophilus ,
Lb casei
Lb amylovorus ,
Lb crispatus
Lb gallinarum ,
Lb gasseri
Lb johnsonii,
Lb paracasei
Lb plantarum,
Lb reuteri
Lb fermentum ,
Lb curvaticus
Lb fructosus,
Lb salivaticus
Lb coryniformis
Lb bulgaricus
Lb delbrueckii
subsp. bulgaricus
Lb brevis ,
Lb rhamnosus,
B adolescentis
B animalis
B breve
B bifidum
B infantis
B lactis
B longum
Enterococcus faecalis
Enterococcus faecium
Leuconstoc mesenteroides
Lactococcus lactis
Pediococcus acidilactici
Sporolactobacillus inulinus
Streptococcus thermophilus
Mtabolisme des sucres et le pouvoir acidifiant des bactries lactiques
La fonction acidifiante chez les bactries lactiques se manifeste par la production dacide
lactique partir de la fermentation des hydrates de carbone au cours de la croissance
bactrienne. Le mtabolisme des sucres chez les bactries lactiques seffectue selon les voies
homolactique ou htrolactique (Figure 9) conduisant toutes les deux labaissement du pH
aprs production dacides organiques. Les bactries lactiques transportent le glucose contenu
dans les aliments et les milieux de culture lintrieur de la cellule travers des systmes
spcifiques comme le systme phosphotransferase (PST) ou les permases multiples (Corrieu
et Luquet, 2008).
-
Les sucres reprsentent la principale source de carbone et dnergie pour les bactries
lactiques. Cependant, en absence de sucres fermentescibles, les bactries lactiques
maintiennent leur croissance en utilisant des acides organiques comme le citrate (Dudley et
Steele, 2005), les carbones drivs de lhydrolyse des macropeptides et des casines laitires
ou mme les pentoses issus de la lyse dautres bactries (Settanni et Moschetti, 2010).
Gnralement les lactobacilles et les leuconostocs sont connus pour leur faible potentiel
acidifiant et leur croissance lente dans le lait (Lucas et al., 2004). Ce problme a t souvent
rsolu en cultivant ces microorganismes en association avec des bactries rapidement
acidifiantes comme Lactococcus lactis et Lb delbrueckii ssp bulgaricus qui durant leur
croissance fournissent des lments qui stimulent les autres bactries (Oliveira et al., 2001).
Figure 9 : Mtabolisme du glucose par Lb brevis (Bourel et al., 2001).
Pouvoir paississant des bactries lactiques
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/?term=Dudley%20EG%5BAuthor%5D&cauthor=true&cauthor_uid=15610413http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/?term=Steele%20JL%5BAuthor%5D&cauthor=true&cauthor_uid=15610413
-
Le pouvoir paississant ou texturant des bactries lactiques est li leur capacit de produire
des polysaccharides. Ces polymres de sucre permettent d'augmenter la viscosit et
l'onctuosit du produit ferment et ont la capacit dempcher la prcipitation au fond des
fruits additionns aux yaourts, rendant ainsi la prsentation des laits ferments agrable
(Vijayendra et Sharath Babu, 2008).
Les sucres synthtiss par les bactries lactiques sassocient avec les glycoprotines pour
former autours de la cellule une fine couche connue souvent sous le nom de glycocalyx
(Figure 10) (Ruas-Madiedo et De los Reyes-Gavilan, 2005).
Le rle physiologique exact des exopolysaccharides (EPS) pour les microorganismes
producteurs reste mal connu, mais plusieurs hypothses suggrent la rutilisation de ces
polymres par le microorganisme producteur aprs puisement de la source de carbone. Une
rsistance aux phages et aux conditions de dessiccation ou des proprits adhsives sont aussi
probablement associes aux EPS bactriens (Palomba et al., 2012).
Les bactries lactiques forment ces polymres de sucre par succession de rsidus
monosaccharidiques relis entre eux par des liens osidiques. Selon le site de synthse et la
nature des prcurseurs introduits dans les EPS, les bactries lactiques produisent soit des
homopolysaccharides librs hors la cellule ou des htropolysaccharides qui restent lis la
membrane cellulaire. Les bactries Ln mesenteroides, S mutans et S salivarius produisent
respectivement les homopolysaccharides suivants : dextranes, mutanes et levanes. Les
bactries lactiques msophiles comme Lc lactis, Lc cremoris et Lb. casei ou les bactries
thermophiles comme Lb bulgaricus et S thermophilus sont connues pour leur synthse
dhtropolysaccharides (Nguyen et Nguyen, 2013)
-
Figure 10 : Localisations cellulaires des polysaccharides produits par les bactries Gram-
positif et Gram-ngative. CPS = polysaccharides de la capsule (capsule). (Ruas-Madiedo et De los Reyes-Gavilan, 2005)
Proprits aromatiques des bactries lactiques
Le diactyle (2,3-butanedione) est le principal compos qui participe l'arme de trs
nombreux produits laitiers. La prsence de ce compos carbonyl dans le beurre, les laits et
les crmes ferments, dans certains fromages et, pour le diactyle, dans les margarines est
dsirable et mme indispensable la flaveur caractristique de ces produits. Ce compos
volatile l'arme de beurre est issu du mtabolisme du citrate par diffrentes espces de
bactries lactiques (Figure 11).
Le mtabolisme du citrate par les bactries lactiques dbute par son transport lintrieur de
la cellule travers la citrate permase. A lintrieur de la cellule le citrate est transform en
oxaloactate et en actate par la citrate lyase. L'oxaloactate est par la suite converti en CO2 et
pyruvate par l'enzyme oxaloactate dhydrognase (OADH). La formation de l'-actolactate
est effectue en 2 ractions distinctes catalyses par l'enzyme l'-actolactate synthase (ALS).
Avec la thiamine pyrophosphate (TPP) agissant titre de coenzyme, une molcule de
pyruvate est dabord dcarboxyle, rsultant en la formation d'hydroxythyl-TPP ou
-
actaldhyde actif. Cet intermdiaire ragit ensuite avec une seconde molcule de pyruvate,
assurant la formation d-actolactate. Celui-ci est immdiatement dcarboxyl en actone
par l'-actolactate dcarboxylase (ALD) ou de faon oxydative en diactyle. L'actone et le
diactyle produits peuvent par la suite tre respectivement rduits en 2,3-butanediol ou
actone par les rductases. L'actate, le formate, l'thanol et le lactate sont galement forms
en quantits varies partir du pyruvate via les enzymes pyruvate formate lyase (PFL),
pyruvate dshydrognase (PDH) et lactate dshydrognase (LDH) (Papagianni, 2012).
Lintrt pour ces composs a suscit la recherche de bactries fortement productrices.
Lobtention de ces bactries est possible en suivant des stratgies visant une production
accrue de diactyle par les bactries lactiques. Lune de ces stratgies est la redirection des
voies du catabolisme du pyruvate avec accumulation d'une plus grande quantit d'-
actolactate pour la production de diactyle (Bourel et al., 2001).
-
Figure 11 : Mtabolisme du Citrate chez les genres Lactococcus et Leuconostoc (Valenzuela
et al.,2015) .
Bioconservation par les bactries lactiques
Le dveloppement de la flore indsirable dans les produits alimentaires peut tre limit par
lutilisation des additifs vivants ayant la capacit dinhiber la croissance de ces germes. La
technologie de bioprservation fait appel, dans la plupart des cas, aux bactries du groupe
lactique, bien connues pour leurs pouvoirs bactricides et bactriostatiques. En effet ces
bactries produisent souvent des composs inhibiteurs comme des acides organiques, du
peroxyde d'hydrogne, du gaz carbonique et du diactyle pendant leur croissance (Tuma, et
al., 2008).
La production dacides organiques par les bactries lactiques, conduit labaissement du pH
extrieur et cytoplasmique. Cette acidification inhibe lactivit de la majorit des enzymes
-
cytoplasmiques. De plus, les acides organiques comme lacide lactique se dissocient
faiblement. Une fois accumuls dans le milieu de culture, ces acides sassocient aux
phospholipides de la membrane entrainant ainsi un dysfonctionnement des systmes de
transports membranaires (Ammor et al., 2006).
Leffet antimicrobien du peroxyde dhydrogne est li loxydation des groupements
sulfhydriles des enzymes cellulaires. Cette oxydation conduit la dnaturation puis la perte
de lactivit enzymatique. Le peroxyde dhydrogne est aussi le prcurseur principal des
groupements superoxydes (O-2) et des groupements hydroxyles (OH) qui provoquent des
dommages irrversibles dans lADN bactrien (Ammor et al., 2006).
Le diactyle est un compos issu du mtabolisme du citrate par les bactries lactiques. Ce
compos affecte la croissance des bactries Gram ngatif en agissant sur lutilisation de
larginine par ces bactries (Jay, 1982).
Le dioxyde de carbone (CO2) est lun des produits rsultants du mtabolisme
htrofermentaire des bactries lactiques. Laccumulation du CO2 dans le milieu provoque le
dysfonctionnement des lipides membranaires et conduit la dcarboxylation des enzymes
cellulaires des bactries cibles (Ammor et al., 2006).
Outre les mcanismes suscits, les proprits antimicrobiennes des bactries lactiques sont
aussi associes leur capacit de synthtiser des bactriocines. Ces peptides de faible poids
molculaire interagissent avec la membrane plasmique de la bactrie cible par des interactions
lectrostatiques. Ces liaisons conduisent la formation de pores dans la membrane de la
bactrie cible. Diffrentes bactriocines produites par les bactries lactiques sont actuellement
utilises dans le domaine de bioconservation alimentaire (Tableau 5). Parmi ces bactriocines
ont peut citer la plantaricine J produite par Lb plantarum, la Lactococcine G, la lactacine Q et
la Lactacine Z produites par Lb. lactis QU 5 et Lb. lactis QU14, lEntrocine L50 produite par
E faecium L50, la Lactococcine A, la Lactococcine B et la Lactococcine M produites par Lc
lactis lactis ssp cremoris 9B4, la Thermophiline A et la Bovicine 255 produites
-
respectivement par Streptococcus thermophilus ST134 et Streptococcus gallolyticus
LRC0255, la Durancine TW-49M produite par Enterococcus durans QU, la
Carnobactriocine A et la Piscicoline 61 synthtises respectivement par Carnobacterium
piscicola (Cb piscicola) LV17A et Carnobacterium piscicola (Makhloufi, 2011).
Tableau 5 : Quelques bactriocines produites par les bactries lactiques starter et
probiotiques. (Tamime,2002) Genre- microorganismes Bactriocines PM (kDa)
I. Lactococcus
Lc lactis ssp lactis
Lc lactis ssp lactis biovar diacetylactis
(ou ssp cremoris )
II. Leuconostoc
Ln mesenteroides ssp mesenteroides
III. Streptococcus
S thermophilus
IV. Lactobacillus
Lb acidophilus
Lb johnsonii
Lb. gasseri
Lb reuteri
Lb casei
Lb plantarum
Lb rhamnosus
Lb delbrueckii ssp bulgaricus
Lb delbrueckii ssp lactis
V. Enterococcus
Lactostrepcine, Nisine, Lacticine, Bacteriocine, Dricine,
Lactococcine
Bacteriocine, Lactococcine, Lactocine, Diacetine Lactococcine,
Bacteriocine, Diplococcine
Mesenterocine, Leucocine
Bacteriocine, Thermophiline
Lactacine, Acidophiline, Acidophilicine, Acidocine, Acidoline
Lactacine
Bacteriocine, Gassericine
Reutericycline, Reutericine
Caseicine
Plantaricine
Bacteriocine
Bulgaricane
Lacticine, Lactobacilline
1.3 >10
3.4 5.8
3.4 8.5
2.5 100
0.2 50
2.5 >300
4.5 5.6
0.4 >200
41
1 5.9
-
E faecalis
E faecium.
VI. Bifidobacterium
Bifidobacterium sp
B longum
B bifidum
VII. Pediococcus
P acidilactici
Enteroccine
Enterocine
Bacteriocine
Nouvelle protine
Bifidocine
Pediocine
-
3.3 104
-
-
2.5 4.6
1-2-5) Culture des bactries lactiques
Les bactries lactiques exigent pour leur croissance la prsence de diffrents nutriments dans
les milieux de culture. Outre les sucres fermentescibles, ces bactries ncessitent certains
acides amins essentiels comme le glutamate et la mthionine, des acides gras, des sels, des
vitamines et des conditions gnralement pauvres en oxygne pour donner une bonne
croissance sur les milieux synthtiques (Letort et al., 2002 ; Manca de Nadra, 2007). Ces
bactries sont gnralement cultives sur des milieux complexes comme les milieux MRS et
M17, qui taient souvent utiliss pour lisolement et le dnombrement des bactries lactiques
de diffrentes niches cologiques (Gemelas et al., 2013). Lutilisation dagar au lait crm a
permis aussi lisolement de Lb bulgaricus et Streptococcus thermophilus partir de yaourt
(Coeuret et al.,2003). Cependant lenrichissement de ce milieu par lextrait de levure ou les
hydrolysats de casine a t souvent ncessaire pour lisolement des autres espces (Centeno
et al.,1996 ; Olmos-Dichara et al.,1997). En industrie, lutilisation des milieux enrichis pour
les fermentations peut conduire plus de 60% de pertes conomiques (Coelho et al., 2011).
Les leuconostocs se trouvant en co-culture avec dautres genres lactiques sont gnralement
isols seuls sur le milieu MRS additionn de 30 mg/ml de vancomycine. Le milieu M17
contenant 5% de glucose peut permettre lisolement des leuconostocs qui ncessiteront entre
-
24 48h pour donner les premires colonies. Ce mme milieu permet lapprciation du
caractre mucoide des leuconostocs quand il est additionn de 5% de sucrose (Hemme et
Foucaud-Scheunemann, 2004). Le milieu glucose-extrait de levure, le bouillon extrait de
levure-glucose-citrate (YGC), le milieu Ttrazolium-sucrose (TS) ont t aussi utiliss pour
lisolement des leuconostocs des vgtaux (Dicks et Endo, 2009).
1-2-6) Mthodes didentification des bactries lactiques
Pendant des dcennies la diffrenciation entre les genres lactiques tait base sur les
caractres phnotypiques, morphologiques, physiologiques et biochimiques des bactries.
Sous le microscope photonique les bactries lactiques sont des coques ou bacilles Gram
positif de formes irrgulires, immobiles et non sporuls. Cependant la morphologie cellulaire
est souvent instable et peut tre identique pour plusieurs genres. Par exemple les lactobacilles
et quelques genres proches comme Carnobacterium et Weissella apparaissent sous diffrentes
formes variant de bacilles longs ou incurvs aux formes de corynbactries ou cocobacilles.
Afin de sparer les genres voisins il a fallu se baser sur dautres caractres comme la non
utilisation dactate par Carnobacterium et la structure de la paroi de Weissella qui diffre de
celle des Lactobacilles htrofermentaires (Coeuret et al., 2003).
La caractrisation physiologique des bactries lactiques fait un trait sur leur type respiratoire,
leur mobilit, leur croissance diffrentes tempratures et en prsence de divers pH et
concentrations de NaCl. La caractrisation biochimique sintresse leur type fermentaire
(homo/htrofermentaire), leur capacit dutiliser les carbohydrates ou larginine et leur
susceptibilit aux antibiotiques. Dautres caractres particuliers, comme lactivit
hmolytique alpha ou bta (pour les souches pathognes), rduction du tellurite de potassium,
dcarboxylation de la tyrosine, la lipolyse, la mobilit lectrophortique, la production
disomre optique de lacide lactique, lhydrolyse de lesculine et de lure, la synthse
-
denzymes spcifiques comme la catalase, la pseudocatalase ou la phosphatase alcaline sont
parfois recherchs (Facklam et Elliott, 1995 ; Cortez Sawitzki et al., 2007 ; Franciosi et al.,
2009 ; Terzic-Vidojevic et al., 2009 ; Alaoui Ismaili et al., 2016).
Les bactries lactiques sont des microorganismes chimio-organotrophes ce qui signifie
qu'elles utilisent comme source nergtique des substances hydrocarbones telles que les
sucres, les alcools et les acides organiques. Elles possdent souvent des exigences
nutritionnelles complexes en terme d'acides amins, de peptides, de vitamines, de sels,
d'acides gras et de sucre (Durlu-Ozkaya et al., 2001)
Lempreinte des protines cytoplasmiques totales ou lanalyse lectrophortique des enzymes
sont des mthodes phnotypiques permettant la discrimination des bactries au niveau de
lespce ou de la souche. Cependant pour certaines espces, le pouvoir discriminatoire de ces
techniques est limit, cest le cas compliqu des groupes (Lb plantarum, Lb paraplantarum et
Lb pentosus), (Lb casei, Lb rhamnosus, et Lb paracasei), Lb brevis et Lb buchneri. Pour cela
ces techniques sont gnralement utilises pour complter dautres (De Angelis et al.,
2001 ; Durlu-Ozkaya et al., 2001 ; Corsetti et al., 2003). Si la croissance des bactries est
ralise dans des conditions standardises des rsultats reproductibles peuvent tre obtenus.
Llectrophorse des protines cellulaires totales en gel de polyacrylamide est lune des
techniques simples raliser en conditions natives ou dnaturantes. Une sparation des
protines cellulaires selon leur charge ou leur poids molculaire permet lobtention des profils
qui peuvent tre ensuite stocks dans les bases de donnes aprs leur analyse (Coeuret et al.,
2003).
Les techniques bases sur lanalyse de l'ADN permettent une meilleure diffrenciation des
micro-organismes diffrents niveaux, allant du genre jusqu la souche en fonction des
mthodes utilises. En gnral, elles ont l'avantage de ne pas tre influences par les
-
conditions de culture. Lhybridation ADN/ADN, le squenage, le ribotypage, le
polymorphisme de taille des fragments de restriction (RFLP), lanalyse de restriction
enzymatique (REA), lamplification alatoire d'ADN polymorphe (RAPD), la raction en
chane par polymrase des squences palindromiques extra-gniques rptes (REP-PCR), le
polymorphisme de longueur des fragments amplifis (AFLP), le profil plasmidique (PP) et
llectrophorse sur gel en champ puls (PFGE) peuvent dterminer lespce puis la souche
laquelle une bactrie peut appartenir avec un degr lev de certitude si les conditions de
lexprience et les amorces sont bien optimises (Nigatu, 2000 ; Singh et al., 2009 ; Saito et
al, 2011 ; Felis et Dellaglio, 2015).
Lanalyse des squences de lADNr 16S ribosomique procure un moyen rapide pour
lidentification des bactries. La squence obtenue dun isolat est rapidement compare aux
squences des bases de donnes. La spcificit dun gne isol de Lactobacillus se trouvant
entre lARN ribosomique 16S et 23S a permis une amplification positive avec des gnes
isols de souches du mme genre bactrien parmi un mlange contenant 23 souches de
lactobacilles de diffrentes origines, une souche dEscherichia coli, deux souches de
Leuconoctoc sp, une souche de Carnobacterium piscicola, une souche de Pediococcus
pentosaceus, une souche de Bifidobacterium bifidum, une souche de Weissella confusa, une
souche dEnterococcus faecalis, une souche de Staphylococcus aureus et une souche de
Listeria monocytogenes (Coeuret et al.,2003).
1-3) Les fermentations
1-3-1) Historique et dfinitions
La fermentation est un processus connu depuis des milliers de sicles. Les premires
fermentations sont apparues au Moyen Orient avec la domestication des animaux o la
fermentation des produits alimentaires tait ralise dans une vaisselle en bronze ou des jarres
avec la flore naturelle du lait. Ces fermentations traditionnelles sont devenues populaires dans
https://www.google.dz/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=1&cad=rja&uact=8&ved=0ahUKEwi0xcOltIDOAhUG7RQKHciiD1kQFggiMAA&url=https%3A%2F%2Ffr.wikipedia.org%2Fwiki%2FAmplification_al%25C3%25A9atoire_d%27ADN_polymorphe&usg=AFQjCNH-G46KPdjRbgfVmhbxr35GXqMm3w&bvm=bv.127521224,d.d24https://www.google.dz/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=1&cad=rja&uact=8&ved=0ahUKEwiL9bCUtoDOAhXGaxQKHWZyCIAQFggfMAA&url=https%3A%2F%2Ffr.wikipedia.org%2Fwiki%2FPolymorphisme_de_longueur_des_fragments_amplifi%25C3%25A9s&usg=AFQjCNFuyQ3iVy24gZZ-A0YmL_2oZ-b51g&bvm=bv.127521224,d.d24
-
les communauts indignes qui les transmettaient dune gnration une autre. Une petite
quantit dun ancien produit ferment tait alors utilise comme levain pour la fermentation
du nouveau produit. Actuellement les fermentations sont ralises grande chelle en utilisant
des ferments bien slectionns et un quipement industriel trs dvelopp (Marshall et Mejia,
2012 ; Lopez-Chaves et al., 2014).
La fermentation est dfinie comme tant la raction biochimique conduisant la libration de
lnergie partir dun substrat organique sous laction denzymes microbiennes. Ces ractions
ne font pas intervenir doxygne (O2), elles se droulent en prsence de microquantits ou en
absence totale doxygne (anarobiose). Ces ractions sont lorigine dun faible rendement
nergtique et une diversit des produits synthtiss (Steinkraus, 2002). Elles sont aussi
lorigine dun phnomne dit fevere par rfrence au dgagement gazeux bouillant not
lors dune fermentation (Ray et Joshi, 2014).
Un levain est introduit dans laliment avec un nombre lev de cellules vivantes (par exemple
au moins 107 bactries/g de lait sont exiges dans le yaourt en France) (Mission scientifique
de Syndifrais, 1997). Ces microorganismes acclrent la fermentation du produit en question
avec dveloppement des modifications dsirables de texture, de flaveur et darme.
Initialement les ferments sont slectionns sur la base de leurs capacits acidifiantes. Mais
une meilleure comprhension du mtabolisme et de lquipement gntique conduit souvent
un bon contrle de ces microorganismes pendant les fermentations (Bourdichon et al., 2012).
En Afrique et notamment en Algrie les fermentations spontanes des tempratures
ambiantes sont souvent utilises la maison pour la prparation dun grand nombre de
produits alimentaires dont la qualit hyginique est souvent nglige (Yao et al., 2009 ;
Tamang et al., 2016 ).
1-3-2) Les types de fermentations
Les principales fermentations incluent la fermentation alcaline, la fermentation lactique et la
fermentation alcoolique. Ces fermentations sont lorigine dune large gamme de produits
-
alimentaires (Tableau 6) consomms depuis des milliers d'annes en raison de leur got
agrables et de leur bonne dure de conservation mais de nos jours leur popularit est plutt
associe leurs effets positifs sur la sant.
La fermentation lactique peut tre dfinie comme un procd de fermentation dans lequel
interviennent les bactries lactiques, qui croissent sous des conditions anarobies en utilisant
les carbohydrates pour produire de lacide lactique comme seul ou majeur acide organique.
Cette transformation gnre de 1 ou 2 molcules dATP, en fonction de la voie mtabolique
homo ou htrolactique (Yao et al.,2009). Laction des bactries lactiques essentiellement des
genres Lactobacillus, Leuconostoc, Pediococcus et Streptococcus au cours de la fermentation
est dabord associe llaboration de larme et de la texture du produit final mais aussi au
maintien dune bonne scurit alimentaire grce aux acides organiques produits. Des
proprits probiotiques sont aussi lies la prsence de ces bactries dans les produits
ferments (Beltrn-Barrientos et al., 2015).
En Afrique et en Asie une large gamme de produits alimentaires est soumise la fermentation
alcaline. Dans cette fermentation, diffrentes espces appartenant principalement au genre
Bacillus (Bacillus amyloliquefaciens, Bacillus circulans, Bacillus coagulans, Bacillus firmus,
Bacillus licheniformis, Bacillus megaterium, Bacillus pumilus, Bacillus subtilis, Bacillus
subtilis varit natto et Bacillus thuringiensis) qui produisent par protolyse une grande
quantit damines crant ainsi des conditions alcalines favorables la fermentation des
produits alimentaires de diffrentes origines (Tamang et al., 2016)
Le vin de miel, de raisin ou de palmier, le pulque mexicain, le boza gyptien, la bire
davoine ou de mais, et le sak, ou en gnral tous les liquides alcooliss sont issus de laction
mtabolique anarobique de plusieurs espces de levure (Brettanomyces, Candida,
Cryptococcus, Debaryomyces, Dekkera, Galactomyces, Geotrichum, Hansenula,
Hanseniaspora, Hyphopichia, Issatchenkia, Kazachstania, Kluyveromyces, Metschnikowia,
-
Pichia, Rhodotorula, Rhodosporidium, Saccharomyces, Saccharomycodes,
Saccharomycopsis, Schizosaccharomyces, Sporobolomyces, Torulaspora, Torulopsis,
Trichosporon, Yarrowia et Zygosaccharomyces) qui transforment le sucre en thanol et
dioxyde
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