Techniques dimmobilisation des cellules et leur applications.Propos par:Mme Bahri

prpar par:Ferdjellah Meryem Boudjelida Houria Terki Nawel Bellal Chafika

Plan de travailIntroduction Chapitre I : Gnralits sur limmobilisation des cellules Chapitre II : Principaux techniques dimmobilisation et leurs applications 1. Adsorption 2.Inclusion 3. Immobilisation derrire une barrire 4. Immobilisation par formation dagrgats Chapitre III : procds dimmobilisation de quelques micro-organismes et leurs domaines dapplication Conclusion

Introduction Ds les annes 1960 lide de fixer les catalyseurs biologiques, cest-dire les enzymes dabord, puis les micro-organismes a assez rapidement dbouch sur des applications industrielles. Limmobilisation des cellules se situe dans le prolongement de celle des enzymes immobilises. Lutilisation de technique dimmobilisation des cellules remonte 1966 quand Mosbach a suspendu des cellules de lichen Umbicaria pustulata dans un gel de polyacrylamide, depuis lors on a employ divers substrats et divers micro-organismes. Quelles sont les diffrentes techniques dimmobilisation cellulaires ? Parmi ces dernires ; quelles sont les plus utilises ? et aux quels domaines seront appliques

Chapitre I: Gnralits sur limmobilisation des cellules

I.1. Dfinition

Limmobilisation cellulaire est une mthode qui vise retenir

physiquement ou chimiquement une population microbienne dans un systme de fermentation sans perte dactivit biologique dsire.

Elle est principalement utilise pour obtenir des cultures avec une haute densit cellulaire ainsi quune stabilit renforce mme dans des conditions environnementales extrmes. Cette technique comporte de nombreux avantages, mais aussi des inconvnients, compars des procds utilisant des cellules libres.

II.2. Lintrt de limmobilisation Au plan de la thorie, on attend de limmobilisation des cellules microbiennes les avantages suivants : prsentes dans le racteur.

- Accroitre la vitesse de raction en augmentant le nombre de cellules

- Viabilit tendue des cellules en phase stationnaire ce qui permet une augmentation des mtabolites secondaires (maintien de la biomasse). - Eviter la perte du micro-organisme en fin de raction et donc avoir la possibilit de le rutiliser. - Faciliter la sparation cellules/liquide, ce qui permet soit de mettre fin la raction au temps voulu, soit de faciliter les oprations de clarification en fin de raction. - Amliore la stabilit biologique et physique long terme des microorganismes en raison de la protection par le support, et rduit leur sensibilit aux substances toxiques.

II.3. Inconvnient de limmobilisation

Cette technique comporte de nombreux inconvnients, compars

des procds utilisant des cellules libres. - Les conditions de culture en immobilisant les cellules peuvent reprsenter un dsavantage car : le mtabolisme pourrait tre modifi de faon non voulue, ou il y a apparition dautres problmes au cours de la production tel que : - Cellules peuvent se sparer du support et ainsi contaminer le produit; - Prolifration cellulaire peut dtruire la matrice du support et les cellules se librent par la suite; - Les techniques dimmobilisation des cellules peuvent tre trop chres pour une utilisation grande chelle; - Le mtabolisme des micro-organismes utiliss peut tre modifi par limmobilisation .

Chapitre II: Principaux techniques dimmobilisation et leurs applications.

II.1. Choix de technique dimmobilisation le choix de technique dimmobilisation est bas sur : - Stabilit long terme du micro-organisme utilis ; - Faible cot ; - Associations bactriennes efficaces.

II.2. Choix du support Pour l'utilisation de la technique dimmobilisation des cellules dans l'industrie agroalimentaire, il existe des exigences concernant la nature du support : - Il ne doit pas tre toxique, ni pour lhomme ni pour les bactries; - Son utilisation dans le domaine alimentaire doit tre permis; - En outre, il doit montrer des proprits physiques et chimiques favorisant limmobilisation.

III.3. Techniques dimmobilisation

les systmes de cellules immobilises peuvent tre classs en quatrecatgories (adsorption, inclusion, derrire une barrire, formation dagrgats).

Les travaux sont souvent concentrs sur les systmes dans lesquelsles cellules sont immobilises par adsorption (attachement la surface) ou par inclusion.

II.3.1. Adsorption Est le procd le plus anciennement tudi; les cellules adhrent un support inerte par le biais dinteractions lectrostatiques; les supports mise en uvre sont de nature trs diverse : bois, cramiqueetc

III.3.1.1. Principe de la technique La croissance cellulaire qui a lieu la surface du support provoque progressivement la formation dun biofilm. La taille des pores du support a une importance non ngligeable, un diamtre de pore compris entre une fois la plus petite taille des cellules et cinq fois leur plus grande taille, constitue un optimum pour immobiliser de grandes quantits de micro-organismes se divisant par scissiparit. En ce qui concerne les levures, NOVARRO (1981) a montr que la rtention lieu prfrentiellement dans des pores dont le diamtre est voisin de la taille des cellules. limmobilisation par adsorption est simple et les conditions opratoires sont douces pour les cellules. Cependant, lattachement du biofilm est faible et les risques de dtachement sont levs.

3.1.2. Formation de biofilm Un biofilm est une communaut de micro-organismes (bactries,

champignons), adhrant entre eux, fixs une surface, et caractriss par la scrtion dune matrice adhsive et protectrice.

le biofilm permet aux bactries de mieux rsister aux forces physiques prsentes dans un milieu. En effet, les bactries prsentes dans le biofilm sont plus rsistantes aux limitations en nutriments, aux changements de pH et aux substances antimicrobiennes.

Figure1. Cycle de vie dun biofilm ; 1. Attachement des micro-organismes ; 2. Accroissement de la population ; 3. Dtachement des particules microbiennes. [12]

Lenvironnement du biofilm est propice aux changes de matrielgntique et permet le transfert de caractres de rsistance.

Figure: principe de la conjugaison dans un biofilm. [3]

III.3.1.4. Applications de la technique dadsorption Sur le plan industriel, la technique dimmobilisation par adsorption a t utilise dans: - Production continue dthanol. - Lemploi de lits bactriens en dpollution.

Diverses tudes ont t ralises dans les industries alimentaires : - Fermentation continue dun mout de bire. - Production dacide actique. - La fabrication du vinaigre . - Dsacidification continue des mouts de raisin.

II.3.2. Inclusion

Ce procd est le plus utilis pour les applications alimentaires. Il consiste inclure les cellules dans une matrice poreuse qui, peut tre soit un gel, soit un support prs form. II.3.2.1 Inclusion dans des gels Pour sa simplicit et son excellent confinement cellulaire, la plus parts des recherches utilise cette mthode. Le choix du type de polymres va tre dpend de proprits : mcaniques(cisaillement), chimiques(toxicit, stabilit) et physiques(permabilit) du gels Les polysaccharides sont couramment utiliss pour limmobilisation cellulaire comme des gels qui peuvent tre faonner sous formes de billes.

La forme (sphrique) et la taille(1 2mm) de ces billes, influencent lactivit de la biomasse immobilise(10 fois suprieures). Deux mthodes peuvent tre utiliser pour produire les billes de gels : lextrusion: un mlange liquide, contenant les polymres et les microorganismes, est extrud par une seringue pour former des billes qui sont en suite places dans une solution de durcissement. lmulsion : met en jeu une solution aqueuse contenant le polymre liquide et les cellules. La technique dmulsion permet de produire des billes de gel de diffrents diamtres (5 m 5 mm). Inclusion dans les gels a le dsavantage de la stabilit mcanique limit : il a t frquemment observ que la structure du gel est facilement dtruite par la croissance des cellules dans la matrice du gel et la production du dioxyde de carbone.

a. Gels partir des polymres naturels Diffrentes gels des polymres naturels sont utiliss pour limmobilisation cellulaire, les plus utiliss sont: a.1. Alginate Linclusion des cellules dans des billes sphriques de Ca-Alginate est devenue lune des mthodes les plus utilises pour limmobilisation des cellules, non seulement grce a ses proprits de glification mais aussi grce son non toxicit, sa rapidit et sa simplicit. Elle consiste mlanger la suspension des cellules avec la solution de sodium-alginate , le tous est coul dans une solution contenant des ions de calcium. Le dsavantage majeur dutilisation des billes de Ca-alginate, est sa sensibilit envers les agents chlateurs (phosphate, citrate.) et les cations ( Mg2+, Na+.)

a.2. Carraghnane Le carraghnane est un polysaccharide extrait dalgues rouges, il porte le code E407 de la classification des additifs alimentaires, ce polysaccharide permet de former des gels chaud (60C). La glification peut tre obtenue par refroidissement ou par contact avec une solution contient le Ca2+ par exemple, les amines ou leau miscible un solvant organique. Les deux procdures sont faciles raliss et permettent dobtenir une grande quantit de cellules viables. Il y trois types de carraghnane : lambda ( ), kappa ( ), et iota ( ) Le gel de -carraghnane est considr comme le plus appropri pour limmobilisation cellulaire, et peut tre facilement produit en diffrentes formes (billes, cubes, membrane).

Tableau 1: applications rcentes dimmobilisation des cellules par inclusion dans des gels [1]Matriels Cellules bactriennes : alginate Bifidobacterium longum microorganismes Applications

Production d acide lactique partir des lactosrum L inoculation du lait Production de la nisine

Streptococcus thermophilusalginate-protine de lactosrum Cellules fongiques : Saccharomyces cerevisiae Ca-alginate Cellules de mammifres : Ca-alginate Lactococcus lactis

Production d thanol

Cellules de la moelle osseuse Prolifration cellulaire dans du rats un chafaudage 3D Cellules dostosarcome chezle rats

chitosane

Rgnration des tissus

b. Gels partir des polymres synthtiques : Lapplication des polymres synthtiques pour limmobilisation des cellules a des bnfiques intressants comparer avec les polymres naturels. Les porosits des gels ainsi que les proprits ioniques peuvent tre facilement ajustes. Et la rsistance et la longvit des gels sont gnralement suprieurs de ceux forms partir des polymres naturels. b.1. Polyacrylamide Cest le premier gel synthtique utilis pout limmobilisation des cellules bactriennes par inclusion. Cette technique est facile, ralise par la polymrisation dune solution aqueuse de monomres dacrylamide dans la quelle les cellules sont suspendues. Mais, elle aboutit gnralement une rduction de la viabilit de ces derniers en raison de la toxicit des monomres et de la chaleur libre aux cours de polymrisation.

Tableau 2: gels utiliss dans limmobilisation des cellules. [6] GelGel Polyacrylamide

PropritsFrquemment utilis (acrylamide : toxique, catalyse facile, effet de liaison entre domaines diffrents). Utilis pour des enzymes, des cellules et des organelles. Polysaccharide provenant dune plante aquatique (faible toxicit, vitesse de diffusion leve pour O2 ainsi que pour les molcules haute nergie). Scrtion dun polymre de mtal et hydroxyde (ions mtalliques lis par des groupements OH- et des groupes doxydes), utilis pour Acetobacter ssp, E.coli, S.cerevisiae, Serratia marcescens.

Gel de collagne Corragunan de collagne

Oxyde hydrats de mtaux (Ti+4, Zr4+)

Gel dagar Polymres ioniques formant des rseaux Inclusion de cellules entires, S.cerevisiae Liaison calcium-alginate+ carboxymthyl cellulose, styrol dacide malique.

II.3.2.2. Supports poreux prforms Dans le cas dun support poreux prform, la matrice d'immobilisation est ajoute au dbut dune fermentation. Les cellules se diffusent dans les espaces libres du support o elles commencent prolifrer. Les pores doivent tre assez grands pour permettre la pntration et la croissance des cellules lintrieur de la matrice, mais ils doivent tre assez petits pour empcher la perte des cellules en croissance. Ils ont trouv un rapport optimal de 4 5 entre la taille du pore et celle de la cellules (pour les bactries). Ce procd d'immobilisation nest pas nuisible pour la prolifration des cellules. En raison de la forte rsistance du support la compression, cette mthode dimmobilisation est adquate pour lutilisation dans des racteurs comme le racteur agit ou le racteur de type lit fixe. La simplicit du procd et le faible cot rendent cette technique trs intressante pour lapplication industrielle.

Tableau 3: exemples de CI sur des supports poreux et leurs applications.[1]Matriels Polymres organiques naturels: bactries : Serviette en coton champignons : Supports en cellulose Polymres organiques synthtiques : bactries : Supports en silicone champignons : Mousse de polystyrne Mousse de polyurthane microorganisme application/production

Propionibacterium acidipropionici

Production dacide propionique

Rhisopus niveus Saccharomyces cerevisiae

Production dacide propionique Production dthanol

Lactobacillus rhamnosus Phanerochaete chrysosporium Aspergillus niger Yarrowia lipolytica

Production EPS

Production de la peroxydase Production dacide citrique Dgradation des huiles

Matriels inorganiques : bactries : Celite champignons : Cramique Xanthomonas campestris Saccharomyces cerevisiae Penicillium chrysogenum Production de gomme de xanthan Production dthanol Production de la pnicilline

II.3.2.3. Application de limmobilisation par inclusion Production de pullulane Il a t produit par la moisissure Aureobasidium pullulans immobilise par inclusion dans des cubes d'agar ou de calcium-alginate. Production de dextrane et de dextranesucrase El-Sayed et al. ont tudis la production de dextrane et de dextranesucrase par Ln. Mesenteroides immobilise sur un support de Cilite R648. Il ont trouv que la production de dextranesucrase tait 64% suprieure celle des cultures avec des cellules libres. production du mthane En utilisant Methanosarcina barkeri immobiliss par technique dinclusion (incorporation dans une matrice dun polymre dalginate) Production d' -amylase par Bacillus subtilis production dacide citrique par Aspergillus niger

II.3.3. Immobilisation derrire une barrireMicroencapsulation

Sur membrane

(racteurs membrane) et ceux o la barrire est forme autour des cellules (micro-encapsulation) prsentent souvent des problmes de transfert de matire et dencrassement des membranes. II.3.3.1. Immobilisation par membranes Limmobilisation des cellules dans les membranes peut donner une grande densit cellulaire. La permabilit des membranes permet le transport des nutriments.

Les systmes o les cellules sont immobilises derrire une barrire

Plusieurs types de membranes peuvent tre utilises tels que : le polypropylne, silicon, cramique, polysulfoneetc. Cette technique est applicable pour la production de : - Lthanol et de la bire partir de Saccharomyces cerevisiae ; - -lactamase partir dEscherichia coli ; - lacide lactique partir de Bacillus stearothermophilus. II.3.3.2. Micro-encapsulation La technique dencapsulation met en jeu une capsule possdant une membrane sphrique semi permable, la fois fine et solide entourant un noyau liquide. La membrane sert de barrire et permet de retenir les cellules lintrieur de la capsule. La technique dencapsulation trouve certaines applications dans les domaines pharmaceutique et mdical.

II.3.4. Immobilisation par formation dagrgats

Lattachement des cellules entres elles peut tre ralise par

deux techniques diffrentes : Soit par liaison chimique: ralise par des agents, remarquons que la toxicit de ces derniers limite fortement leur utilisation.

Soit par liaison physique: elle est en relation directe avec la charge des particules, cette mthode a une trs grande importance dans certaines fermentations continues. Dans ce type de racteur, on parvient augmenter fortement le temps de sjour des cellules tout en vitant un recyclage externe de la biomasse.

Liaison covalente

II.3.5. Autres techniques dimmobilisation

Liaison covalente

Floculation

Les cellules peuvent tre immobilises par des liaisons covalentes entre la cellule et le support. Cette technique est relativement peu dveloppe en vu de la toxicit des ractifs. on dit floculation lorsque les cellules microbiennes se lient entre elles par des ponts ioniques tablis entre des sites des parois cellulaires et des cations prsents dans le milieu. Dans certains cas, en particulier chez les levures, il peut se former de vritables ponts mycliens entre les cellules. Cette technique est applicable en vinification.

II.4. Dynamique de croissance et physiologie des cellules immobilises Limmobilisation cellulaire peut tre utilise dans les systmes de fermentation pour la biosynthse de certains composs dintrt : enzymes, acides organiques, protines. Elle permet dobtenir une haute densit cellulaire et de sparer facilement les cellules en fin de procd afin de pouvoir les rutiliser pour des biosynthses subsquentes. Linclusion de bactries dans une matrice compose de polysaccharides cr un microenvironnement particulier pour les bactries modifiant lactivit cellulaire. En effet, de la surface vers le centre de la bille de gel vont se former des gradients chimiques et physicochimiques (nutriments, pH, oxygne, etc.).

Les conditions de croissance cellulaire sont Laccs aux substrats et lvacuation des produits mtaboliques sont plus faciles la priphrie quau c ur des billes. La biomasse soit plus forte dans la partie priphrique des billes. La croissance cellulaire est contrebalance par une libration des microorganismes dans le milieu liquide en assurant linoculation continue du milieu de fermentation. LIC induit des changements physiologiques importants pour les microorganismes immobiliss: les cellules immobilises semblent plus tolrantes envers les antibiotiques, les produits dinhibition et aux variations de pH qui peuvent intervenir au cours dune fermentation. La technique des cellules immobilises permet aussi daugmenter la stabilit plasmidique.

II.5. Analyse des cellules immobilises Afin de pouvoir dtecter les effets de l'immobilisation sur les cellules, des techniques d'analyse du systme cellules immobilises sont ncessaires. Il y a maintenant plusieurs techniques biophysiques et spectroscopiques disponibles. Les mthodes comme la microscopie optique et lectronique, le marquage avec des radio-isotopes et l'autoradiographie, la microfluorimtrie, la spectroscopie infrarouge et la rsonance magntique nuclaire (RMN) peuvent tre aussi utilises pour tudier des cellules immobilises. La RMN est un outil trs puissant pour suivre les processus mtaboliques des cellules immobilises. Cette mthode a t utilise, par exemple, pour comparer le mtabolisme de levures et de propionibactries libres et immobilises.

La quantit de biomasse est un paramtre trs important pour l'analyse et le contrle d'un systme de fermentation. Cependant, la quantification prcise de la biomasse immobilise peut tre trs difficile, surtout si elle est immobilise sur des supports solides et poreux.

Un autre moyen de quantifier la biomasse immobilise est la mesure de la diffrence de poids du support avant et aprs colonisation. Cette technique est trs souvent utilise pour des supports solides, cette mthode donne seulement une information sur la biomasse totale, sans tenir compte de sa viabilit.

II.6. Effets physiologique et morphologiqueII-6-1 Effets sur les cellules bactriennes Stabilit des plasmide Elle peut tre augmente durant limmobilisation rsultant des proprits mcaniques du systme dimmobilisation qui ne permet quun nombre limit de divisions cellulaires de se produire. Protection du microenvironnement Limmobilisation peut confrer une protection aux cellules exposes des inhibiteurs ou des substrats toxiques. Le gel utilis pour limmobilisation de Trichosorium sp. et Pseudomonas pudida (Ca-alginate), montre des taux plus levs de la dgradation du phnol et de la tolrance contre ce dernier. Lanalyse proteomique de P.aeruginosa aprs immobilisation par inclusion dans lagar a mont que les cellules immobilises sont diffrentes physiologiquement des cellules libres.

Tableau 4: effets de limmobilisation sur les cellules bactriennes. [1]

Effet de limmobilisationAugmentation de la sensibilit des plasmides Changement de la morphologie

microorganismeEscherichia coli

Systme dimmobilisationCa-alginate, agarose, coton

Escherichia coli Lactobacillus helveticus Pseudomonas putida

Agar _carraghnane ponge

Protection du microenvironnement: augmentation de la dgradation du phnol augmentation de la rsistance aux antibiotiques augmentation de la tolrance envers le phnol protection contre les bactriophages Changement de la productivit des enzymes : la rduction de la production d a-amylase

Pseudomonas putida

Ca-alginate,Polyacrylamide

Pseudomonas aeroginosa

Ca-alginate

Escherichia coli Streptococcus lactis

Ca-alginate Ca-alginate

Bacillus amyloliquefaciens

Ca-alginate

II.6.2 Effet sur les cellules fongiques Selon le type de la fermentation et le produit industriel dsir, on peut galement utiliser des cellules fongiques, limmobilisation de ces derniers peut provoquer diffrents effets sur la morphologie, aussi bien sur la productivit et la stabilit des cellules fongiques. Le tableau 5 reprsente les diffrents effets dimmobilisation sur les cellules fongiques.

Tableau 5: effets de limmobilisation sur les cellules fongiques [1]Effet de limmobilisationAugmentation de la stabilit des plasmides : Protection du microenvironnement : Modification des conditions osmotiques. Diminution de la tolrance contre lthanol. Augmentation de la tolrance contre lthanol. Protection contre les substances inhibitrices. Rtention dactivit mtabolique leve lors de fermentation longue dure. Changement de la productivit : Augmentation de la production dthanol. Augmentation de la production de la pnicilline.

MicroorganismesSaccharomyces cerevisiae

Systmes dimmobilisation Billes de Ca-alginate Coton, billes de glatine Ca-alginatek-carraghnane

Saccharomyces cerevisiae Pichia stipitis Saccharomyces cerevisiae Saccharomyces cerevisiae Saccharomyces cerevisiae

k-carraghnane Ca-alginate Ca-alginate

Saccharomyces formosensis Saccharomyces bayanus Saccharomyces chrysogenum

Ca-alginate k-Carraghnane k- Carraghnane

II.7. Fermenteurs utilisant des cellules immobilisesTableau 5: classification des fermenteurs cellules immobilises [1] type du racteurRacteur agit

AvantagesFlexible Densit du mlange variable Convient haute viscosit

DsavantagesForte puissance consomme Dommage des matires sensibles Cout lev Faible intensit

Air lift racteur Racteur lit fluidis

Aucune pices mobiles Aucune pices mobiles Simple Faible cout Bon transfert de chaleur Simple Flexible Faible risque de contamination Faible taux dhumidit Densit cellulaire trs leve Grande productivit Sparation des produits est possible

Alimentation difficile Faible viscosit

Culture solide

Cout lev Control du fonctionnement est difficile

Racteur membrane

Problmes de strilisation Cout lev

Figure 3 : systmes immobilises ; a: lit fixe, b : fibres creuses. [4]

Chapitre III: Procds dimmobilisation de quelques micro-organismes et leurs domaines dapplication

III.1. Utilisation dE.coli immobilise

Depuit 1958, lacide l-aspartique est produit par fermentation

discontinue partir de lacide fumarique et de lammoniac en prsence daspartase. Depuit 1973, lacide l-aspartique est fabriqu selon un procd continu en employant laspartase sous une forme immobilise. Comme lenzyme obtenue partir de E.coli est intracellulaire, elle tait au dpart extrait dorganismes macrs puis immobilise par pigeage sur un gel de polyacrilamide. On a pens qen parvenant immobiliser des cellules dE.coli entires. Pour avoir une grandes activit d E.coli , limmobilisation par inclution dans un gel de polyacrilamide est la plus apropri utiliser.

En appliquant ce procd, limmobilisation des cellules dE.coli (ensuspension) dans leur substrat durant 24 48 h multipliait leur activit par dix. Une fois immobilises, la colonne cellulaire sest rvle trs stable, avec une demi-vie de 120 jours 37C.

Aprs acidification de leffluent de la colonne, lacide l-aspartique cristallise et peut tre rcuprer par centrifugation ou filtration. Limmobilisation des cellules dE.coli sur -carraghnane accroit trs nettement leur activit enzymatique par rapport limmobilisation sur gel de polyacrylamide. Globalement, la productivit relative a t multiplie par quinze. Cest pourquoi, depuis 1978, ce procd utilise de la -carraghnane. Une colonne de 1000 litres peut produire approximativement 100 tonnes dacide l-aspartique par mois.

III.2. Utilisation des levures immobilisesEn vinification, des levures sont utilises pour la prise de mousse des vins effervescents en vue de faciliter le dgorgement, et la maitrise de lacidit. III.2.1. Prise de mousse En mthode traditionnelle, lopration du remuage des vins effervescents qui vise liminer les levures en fin de fermentation est une tape coteuse, encore effectue manuellement. Le remuage mcanique est un procd efficace et oprationnel mais qui ncessite un lourd investissement.

Figure: remuage mcanique du vin. [10]

La mise en

uvre de cellules de levures immobilises est une alternative lgante qui a, ds les annes 1970, intress les chercheurs. Immobilisation des levuresInclusion en gel dalginate

Confinement dans une cartouche = systme Millispark

Lobjectif du systme Millispark est de supprimer le remuage. Les cellules de levure sont retenues lintrieur dun petit cylindre par le biais dune membrane microporeuse. Ce cylindre est plac dans le col de la bouteille.Figure: une cartouche Millispark avec fibres creuses. [10]

cette membrane. Cette dernire est remplace par la suite par un fibre creuse. Lorsque la fermentation est termine il suffit de retirer le cylindre et on obtient ainsi un vin limpide. autre que le systme Millispark, il existe aussi la technique dimmobilisation des levures en gel dalginate. Pour viter toute sortie des cellules hors de la matrice et donc leur prolifration dans le vin, il convenait denrober le noyau cellulesalginate dune couche externe dalginate strile.

Les changes entre les levures et le milieu se font librement travers

Figure: schma de principe dune inclusion des levures dans un gel dalginate [10]

spcialise ni investissement en matriel ou locaux et donc de permettre au producteur de sadapter rapidement aux besoins du march. III.2.2. Matrise de lacidit Limmobilisation de Schizosaccharomyces seffectue comme suit: les billes contenant ces levures sont places dans une sorte de sac poreux, lui mme introduit dans la cuve traiter (figure ci-dessous). Lorsque le pH a atteint la valeur attendue le sac est retir de la cuve et le mot est ensemenc avec Saccharomyces. Les mmes billes peuvent dailleurs tre rutilises plusieurs fois. Les trs nombreux tests raliss depuis des annes ont montr la fiabilit de ce procd.Figure: utilisation de levure Schisosaccharomyces [10]

Lavantage de cette technique est de ne ncessiter ni main d

uvre

III- 3- immobilisation des lactocoques Dans lindustrie laitire, les bactries se retrouvent la plupart du temps sous une forme immobilise . Les lactocoques peuvent tre immobiliss par:Attachement aux surfaces solides Formation dagrgats Emprisonnement dans une matrice

Lactococcus lactis du fait quil est le reprsentant majeur des bactries lactiques utilises dans lindustrie laitire, il est le plus tudi et constitue un exemple reprsentatif pour ltude de linfluence exerce par les processus dimmobilisation sur la production des produits laitiers.

III.3.1. Immobilisation par attachement aux surfaces Formation de biofilms grce :peptidoglycane hydrolase: a la capacit daugmenter les proprits adhsives de L.lactis a la capacit dhydrolyser le composant majeur de la paroi

Protase PrtP:

confre des proprits physico-chimiques de surface qui leur donnent un pouvoir adhsif plus grand sur des surfaces.

Induction osmotique Des donnes rcentes ont montr que ladhrence des lactocoques tait lie la rsistance la pression osmotique.

III.3.2. Formation dagrgats Lactivit de la PG hydrolase est lie non seulement ladhrence, mais galement la formation dun type dagrgats bactriens.

dplacer librement dans le milieu liquide. Bien quil existe une mobilit dagrgat dans le milieu, ce type dimmobilisation affecte la sdimentation des bactries et rsulte en une distribution restreinte dans le milieu.

Les cellules sont relies les unes avec les autres et ne peuvent pas se

III.3.3.Par pigeage dans la matrice Les bactries de lindustrie laitire sont la plupart du temps emprisonnes dans le coagulum de lait (milieu non-liquide). Un systme modle qui permet la croissance de culture de lactocoques sois une forme immobilise est dvelopp.

Ce systme repose sur lutilisation dun milieu semi-liquide, contenant de faibles concentrations dagar (0 ,003%). Dans ce cas, la viscosit du milieu contraint les bactries croitre au contact les unes des autres (figure ci-dessous).

Figure 7 : croissance de Lactococcus lactis dans un milieu semi-liquide (M17). [7]

conclusion Limmobilisation des cellules est une application de la biotechnologie, c'est--dire l'emploi des micro-organismes pour un meilleur rendement de procds chimiques, industriels, pharmaceutiques et autres. Y cette technique prsente divers avantages et inconvnients. En effet elle permet de rduire de faon consquente la toxicit des polluants du sol mais ne diminue en rien leur concentration. Enfin, en faisant intervenir des microorganismes, cette mthode inclue des effets indirects pouvant tre considrs comme nfastes (bioaccumulation et effets secondaires de lactivit microbienne). La bio-immobilisation est donc efficace mais est utiliser bon escient. Il est aussi noter quelle est encore soumise bon nombre dtudes et que lon nen connait pas encore toute ltendue.