La composition des milieux de culture

Résumé du document

Il s'agira de définir l'ensemble des composés du milieu de culture permettant la croissance des micro-organismes mais également la production des métabolites primaires et secondaires. La formulation d'un milieu de culture est relativement simple au laboratoire mais devient plus complexe à l'échelle industrielle (variabilité dans les matières premières, dans leur coût d'achat, dans leur stockage ou dans leur transport).

A) Les différents types de milieu de culture
En microbiologie, les milieux de culture peuvent être solides, semi-solides ou liquides. Dans le cadre de ce cours sur les cultures en fermenteurs, seuls les milieux liquides seront abordés.
Les milieux liquides utilisés en industrie de la fermentation peuvent être divisés en :
? milieu synthétique
? milieu semi-synthétique
? milieu complexe

1- Les milieux synthétiques
Ce sont des milieux composés uniquement de molécules chimiques. Dans ce milieu, tous les composants sont connus ainsi que leur concentration respective.
Leur composition est relativement simple :
? Source de carbone
? Source d'azote
? Sels inorganiques
Ces milieux sont très utilisés dans les laboratoires de recherche où les conditions de culture doivent être maîtrisées afin d'avoir des résultats claires et reproductibles. Ces milieux sont très coûteux et ne sont généralement pas utilisés en milieu industriel.

2- Les milieux semi-synthétiques
Ce sont des milieux composés majoritairement de molécules chimiques mais ils contiennent des éléments de composition moins contrôlée. Par exemple, les extraits de levures sont une source d'azote et de vitamines permettant la croissance de micro-organismes nécessitant la présence de vitamines B. Ces milieux sont intéressants en laboratoire lorsqu'une croissance cellulaire nécessite des facteurs de croissance trop coûteux (molécule seule).

Les extraits de levure sont également des sources supplémentaires en azote et en sucre. Afin de connaître précisément la quantité d'azote dans le milieu de culture, une détermination de l'azote totale par la méthode de Kjeldahl est nécessaire (...)

Extraits

[...] L'ammoniaque Il est utilisé dans les procédés industriels et moins en recherche à cause de sa forte volatilité. C'est un produit assez dangereux qui a pour avantage de se dissoudre très facilement dans le milieu de culture. Il est alors immédiatement disponible pour la cellule. Les sels inorganiques Il s'agit généralement de sulfate d'ammonium ((NH4)2SO4) et du chlorure d'ammonium (NH4Cl). Ces sels sont très facilement assimilables par les micro-organismes et il est très facile de déterminer la bonne concentration en sels à préparer dans le milieu de culture pour satisfaire les besoins de la cellule. [...]

[...] Dans le cadre de ce cours sur les cultures en fermenteurs, seuls les milieux liquides seront abordés. Les milieux liquides utilisés en industrie de la fermentation peuvent être divisés en : milieu synthétique milieu semi-synthétique milieu complexe Les milieux synthétiques Ce sont des milieux composés uniquement de molécules chimiques. Dans ce milieu, tous les composants sont connus ainsi que leur concentration respective. Leur composition est relativement simple : Source de carbone Source d'azote Sels inorganiques Ces milieux sont très utilisés dans les laboratoires de recherche où les conditions de culture doivent être maîtrisées afin d'avoir des résultats claires et reproductibles. [...]

[...] Ils sont apportés à l'état de traces. Ce sont des composés très chers, sensibles à la chaleur et sont généralement introduits après stérilisation des milieux de culture. Les extraits de levure contiennent une grande variété de vitamines B. [...]

[...] Ils sont majoritairement utilisés dans les procédés industriels dont le produit final est peu coûteux (SCP comme les levures boulangères). La composition de ces milieux varient d'un batch à l'autre (variation selon l'origine de la matière première, la localisation géographique ou encore la saison). Exemple de sources de carbone : mélasse de betterave ou de canne à sucre Ces milieux sont généralement à l'origine de la formation de mousses dues à la présence de protéines libres. Des agents anti-mousse doivent être utilisés en supplément. [...]

[...] Il peut être autoclavé et stérilisé en présence de sources azotées Le lactose Il est utilisé par une très petite partie des micro-organismes; Escherichia coli possède une enzyme (b-galactosidase) qui permet de le dégrader. Sa consommation est généralement très lente. Les sources complexes de carbone Ce sont des sources complexes apportant du carbone, mais aussi de l'azote et des micro-éléments en plus faible quantité. Il existe une variabilité de la composition en fonction de la source végétale mais également en fonction de la provenance de cette matière première. [...]