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

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1-2

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1-2-2

1-2-3

1-2-3-1

1-2-3-2

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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

5

6

7

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9

10

10

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17

17

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46

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48

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54

1-4-3 gazeuseCPG:

Association de lanalyse des composs volatiles lanalyse sensorielle 56

2

2-1

2-2

2-3

2-3-1

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2-3-3

2-4

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2-5

2-5-1

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2-6

2-6-1

2-6-1-1

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2-6-2

2-6-2-1

2-6-2-2

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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

57

57

57

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59

59

59

59

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66

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69

69

70

70

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2-10

3

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3-1-1

3-1-2

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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

77

79

79

79

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82

82

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92

95

102

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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

Titre de la figure

page

1

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14

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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figure

Titre de la figure page

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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

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70

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81

81

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100

100

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110

111

115

121

122

125

Liste des tableaux

N du

tableau

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1

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6

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9

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12

13

14

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

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20

27

34

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51

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64

64

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N du

tableau

Titre du tableau Page

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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