Bibliographie & annexes
Présentation
En anglais
RÉSUMÉ
De par leurs différentes propriétés, les exopolysaccharides bactériens (EPS) peuvent prétendre à des applications dans de nombreux secteurs industriels. Mais cette recherche d'EPS est le résultat d'une longue démarche incluant les étapes suivantes : i) constitution d'une collection de micro-organismes, ii) criblage, iii) production en laboratoire, iv) caractérisations physico-chimiques et biologiques et v) transfert à l'échelle industrielle. Ces différentes étapes sont décrites dans cet article avec tous les problèmes inhérents à chacune d'entre elles. La cosmétique fait partie de ces secteurs d'activité en constante demande de nouveaux biopolymères. Quelques EPS marins ont d'ores et déjà trouvé des applications auprès de différents acteurs de la cosmétologie.
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Owing to their many interesting physical and chemical properties, bacterial exopolysaccharides (EPSs) have found applications in many industrial sectors. The search for novel exopolysaccharides involves several steps: (i) creation of a library, (ii) screening of EPS producers, (iii) production under laboratory conditions, (iv) physical and chemical and biological characterization, and (v) final scale-up to industrial level. Novel marine exopolysaccharides are of great interest in cosmetics and personal care products . Some marine EPS have already found applications in this industrial sector.
Auteur(s)
-
Anthony COURTOIS : Président, Polymaris Biotechnology, Morlaix, France
-
Jean GUEZENNEC : Consultant scientifique, AiMB (Advices in Marine Biotechnology), Plouzané, France
INTRODUCTION
Les polysaccharides peuvent être définis comme des macromolécules formées de l'enchaînement de motifs similaires, en l'occurrence de glucides appelés couramment « sucres » ou « oses ». Initialement dominé par les gommes d'origine végétale et algale, leur marché s'ouvre également aux polysaccharides bactériens. En milieu marin, cette production semble être majoritairement le fait de souches appartenant aux genres Alteromonas, Pseudoalteromonas, Pseudomonas, Shewanella et Vibrio. Chez les bactéries, ces polysaccharides sont présents :
-
au niveau de la paroi cellulaire ;
-
à l'extérieur de la cellule mais liés à celle-ci (polysaccharide capsulaire) ;
-
ou relargués dans le milieu de culture sous forme d'exopolysaccharides (EPS).
Ces EPS sont, dans la majorité des cas (à l'exception de cas connus comme les levanes et les dextranes), synthétisés à l'intérieur de la cellule bactérienne et excrétés dans le milieu sous forme de macromolécules. Même si l'on peut supposer que ce mode de synthèse se retrouve chez les bactéries marines, force est de constater qu'il n'existe que peu d'études sur le sujet.
Pour de multiples raisons, dont celles liées à leur mode d'obtention et d'extraction, les EPS constituent les biopolymères présentant un très grand intérêt d'un point de vue biotechnologique, et ce pour de nombreux secteurs industriels (santé, agro-alimentaire, cosmétique, environnement, récupération assistée des huiles, bioremédiation, etc.).
D'une manière générale, une stratégie de valorisation de ces EPS bactériens se construit selon une succession de différentes étapes : l'échantillonnage, la création d'une collection (« souchothèque ») et sa gestion, le criblage, la production en laboratoire et la détermination des caractéristiques et propriétés des biopolymères, leur développement (études d'optimisation, choix de stratégies...) et la production à l'échelle pré-industrielle et industrielle, cela avant une possible commercialisation. Cet article décrit ces différentes étapes et les problèmes pouvant y être associés avec, comme exemple d'applications pour ces biopolymères marins, le domaine de la cosmétique.
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KEYWORDS
From sampling to biomolecule | bacterial exopolysaccharides
DOI (Digital Object Identifier)
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Présentation
Production d'exopolysaccharides
En anglais
1. De l'échantillonnage à la production industrielle des EPS
1.1 Échantillonnage en milieu marin
Chez les bactéries, les polysaccharides sont présents au niveau de la paroi cellulaire, constituant essentiel des lipopolysaccharides (LPS), à l'extérieur de la cellule liés à cette même cellule (polysaccharide capsulaire), soit encore relargués dans le milieu de culture sous forme d'exopolysaccharides (EPS) (figure 1).
Toute surface placée dans le milieu marin est susceptible d'être rapidement colonisée par les micro-organismes. Cette colonisation est contrôlée par un ensemble de mécanismes dont une production d'exopolymères majoritairement composés d'exopolysaccharides (EPS). Parmi d'autres fonctions, ces EPS assurent notamment la fixation irréversible de ces micro-organismes sur les surfaces. Il peut donc apparaître logique de considérer en priorité un échantillonnage associé à une surface. S'agissant de surfaces naturelles, l'expérience a montré qu'il ne peut y avoir le moindre a priori quant au choix de ces dernières, qu'il s'agisse d'algues, de crustacés, poissons, invertébrés, coraux, de sédiments ou encore de rochers immergés ou en zone de marnage. Il peut en être différemment au niveau de surfaces métalliques et de surfaces à caractère toxique, comme le cuivre et ses alliages. En effet, ces derniers peuvent, tout au moins dans un premier temps, permettre de sélectionner des populations bactériennes aptes à biosynthétiser des polysaccharides en réponse à la libération d'ions toxiques. D'une manière générale, la nature chimique des surfaces, leur microtopographie, leur caractère plus ou moins hydrophobe ou hydrophile vont aussi déterminer les populations bactériennes présentes sur ces surfaces. L'identification de populations majoritaires sur les surfaces et dans les biofilms ne doit présumer en rien de celle d'autres micro-organismes n'ayant pas trouvé, dans les conditions de ce biofilm, des conditions adaptées pour leur croissance. Des études réalisées sur des biofilms naturels ont permis d'isoler des bactéries productrices d'EPS mais non responsables en conditions naturelles de la formation de ces biofilms. Enfin, des prélèvements réalisés au niveau de la colonne d'eau viennent généralement compléter les échantillonnages en milieu marin.
Un autre paramètre qu'il convient de prendre en compte est le...
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De l'échantillonnage à la production industrielle des EPS
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - GUEZENNEC (J.), ORTEGA-MORALES (O.), RAGUENES (G.), GEESEY (G.) - Bacterial colonization of artificial substrate in the vicinity of deep-sea hydrothermal vents. - FEMS Microbiology Ecology, 26, p. 89-99 (1998).
-
(2) - ÖNER (E.T.) - Microbial production of extracellular polysaccharides from Biomass. - FANG (Z.) (ed.), Pretreatment Techniques for Biofuels and Biorefineries. Green Energy and Technology, 35, DOI 10.1007/978-3-642-32735-3-2, © Springer-Verlag Berlin Heidelberg (2013).
-
(3) - SENTHILKUMAR (V.), GUNASEKARAN (P.) - Influence of fermentation conditions on levan production by Zymomonas mobilis CT2. - Indian J. Biotechnol., 4, p. 491-496 (2005).
-
(4) - AROCKIASAMY (S.), BANIK (R.M.) - Optimization of gellan gum production by Sphingomonas paucimobilis ATCC 31461 with non-ionic surfactants using central composite design. - J. Biosci. Bioeng., 105, p. 204-210 (2008).
-
(5) - CHRISTENSEN (B.E.), KJOSBAKKEN (J.), SMITHROD (O.) - Partial and chemical characterization of two extracellular polysaccharides produced by a marine, periphytic Pseudomonas strain NCMB 2021. - ...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
Polymaris Biotechnology, Morlaix, France http://www.polymaris.com
CODIF Recherche et Nature, St Malo, France http://www. codif-recherche-et-nature.com
Lucas Meyer, Québec, Canada http://www.lucasmeyer.com
Lipotec http://www.lipotec.com
Pacific Biotech SAS, Tahiti, Polynésie française http://www.pacific-biotech.pf
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