Généralités
Les bactéries lactiques sont des micro-organismes utiles à l'homme lui permettant de fabriquer et de conserver un nombre important de ses aliments. elles sont surtout connues pour le rôle qu’elles jouent dans la préparation
des laitages fermentés, elles sont utilisées également dans le saumurage des légumes, la boulangerie, la fabrication du vin, le saurissage des poissons, des viandes et des salaisons (EUFIC,1999).
Elles sont devenues les principaux candidats probiotiques et bénéficient d’un statut GRAS (Generally Regarded As Safe) (Ait Belghanaoui, 2006).
2-Définition
Les bactéries lactiques regroupent un ensemble d'espèces hétérogènes (Labiouiet al.,2005).
Ce sont des cellules vivantes, autonomes et procaryotes (Doleyres, 2002), dont le trait commun est leur aptitude à produire de l’acide lactique suite à la fermentation des glucides (Ait Belghanaoui, 2006).
Cette transformation génère de une ou deux molécules d’ATP, en fonction de la voie métabolique homo ou hétérolactique (Raimbiault, 2005) _ Voie d'Embden-Meyerhof : homofermentation, dont laquelle l'acide lactique est le principale ou le seul produit du métabolisme excrété à partir du substrat (Larpent-Gourgaud et al., 1997). _ Voie de Dickens-Horecker : hétérofermentation, conduisant à l’acide lactique en mélange avec d’autres produits d’excrétion comme le CO2, acide acétique, éthanol,…selon les microbes considérés(Bourgeois et Bouix, 1980).
3- Caractères généraux des bactéries lactiques
Les bactéries lactiques sont des cocci ou des batonnets (Larpent, 1989) elles sont en générale aérotolérantes. Cependant certaines espèces habitant par exemple le tube digestif des animaux sont anaerobies strictes, même en présence d'O2, elles sont incapables de réaliser la phosphorylation oxydative. Elles sont Gram-positif; généralement immobiles et asporulées (Delaglio et al., 1994).
Elles ne possèdent ni catalase, ni nitrate réductase, ni Cytochrome oxydase. En plus de cela ne liquéfient pas la gélatine, ne produisent pas d'indole ni d'hydrogène sulfureux(Delaglio et al., 1994)
4- Habitat
Les bactéries lactiques sont ubiquistes et on les trouve dans différentes niches écologiques comme le lait et les produits laitiers, les végétaux, la viande, le poisson, les muqueuses humaines et animales et dans le
tractus digestif (Douault et Corthier, 2000)et ont été également retrouvées dans le sol, les engrais, et les eaux d’égout (Holzapfel et al., 1996. Cité par Givry, 2006).
5- Taxonomie des bactéries lactiques
La taxonomie des bactéries lactiques a été basée sur la coloration de Gram et il est possible de les classer suivant la nature des produits du métabolisme bactérien obtenus à partir des glucides (Givry, 2006).
Les bactéries lactiques regroupent 11 genres dont les plus étudiés sont : Lactobacillus, Lactococcus, Streptococcus, Leuconostoc, Oenococcus, Enterococcus et pediococcus (Stiles et Holzapfel, 1997. Cité par Givry,2006)
5.1- Le genre streptococcus
Ces bactéries sont des cocci sphériques ou ovoïdes regroupées en paires ou en chaînettes, en générale immobiles, à partir des glucides leur métabolisme est homofermentaire, elles produisent un certain nombre
d'agents antimicrobiens (Larpent, 1990).
5.2- Le genre lactobacillus
Le genre Lactobacillus est quantitativement le plus important des genres du groupe des bactéries lactiques (Euzeby, 2004), leur morphologie microscopique varie d'une espèce à l'autre de coccobacilles aux
bacilles fines et allongés (Euzeby, 2000) On rencontre des Lactobacillus dans la flore intestinale et la flore vaginale (Jofin, 2004).
Selon (Pilet et al., 1996) Le genre Lactobacillus se subdivise en trois groupes:
·Groupe 1 : Thermobacterium
·Groupe 2 : Streptobacterium
·Groupe 3 : Betabacterium
5.3- Le genre lactococcus
Ce sont les streptocoques mésophiles (Hallem, 1991).Ils se présentent sous forme de coques, qu'on trouve isolés, en paires ou en chaînettes de longueur variable (Desmazaud, 1996), ce sont des organismes homofermentaires ne produisant que de l'acide lactique L (+) (Delaglio, 1994).
5.4- Le genre leuconostoc
Les cellules de leuconostoc sont des coques disposées en paires ou en chaînes comme les streptocoques mais cette bactérie est hétérofermentaire produisant de l'acide D (-) lactique, de l'éthanol et du CO2, ses espèces sont caractérisées par la production à partir ducitrate du lait, de diacetyl, parfois du citrate, et de dextranes et de levanes en présence de saccharose (Novel, 1993).
5.5- Le genre pediococcus
Les pediocoques sont des germes microaerophiles à besoins nutritifs complexe, leur fermentation homolactique donne parfois l'acide lactique racémique, mais fréquemment la forme L prédomine (Guiraud, 1998).
6- Les exigences nutritionnelles des bactéries lactiques
Si les bactéries lactiques sont considérées comme un des groupes bactériens les plus exigeants du point de vue nutritionnelle, c’est parce qu’elles requièrent non seulement des substrats complexes
carbonés, azotés, phosphatés et soufrés, mais aussi des facteurs de croissance comme les vitamines et les oligo-éléments dont le rôle de cœnzyme a été déjà développé (Luquet ,1986).
6.1- Les glucides
Pour croître, les bactéries lactiques ont besoin d'un apport de nutriments comportant au moins un sucre fermentescible comme source d'énergie. La fermentation des sucres s'effectue essentiellement en trois étapes.
Premièrement, le transport du sucre à travers la barrière hydrophobe de la membrane cellulaire. Deuxièmement, le catabolisme intracellulaire du sucre et enfin la formation et I'expulsion extracellulaire des métabolites terminaux généralement acides (Monnet et Gripon, 1994).
Deux types de métabolismes fermentaires sont rencontrés. Un métabolisme aboutit de façon quasi-exclusive à la production d’acide lactique (caractère homofermentaire). L’autre peut produire de l’acide lactique, mais également de l’éthanol et de l’acide acétique suivant les conditions de cultures (caractère hétérofermentaire) (Renouf, 2006)
6.2- L'azote
Les bactéries lactiques exigent aussi l'apport exogène d'acides aminés pour leur croissance car elles sont incapables, pour la plupart, d'en effectuer la synthèse à partir d'une source azotée plus simple
(Desmazaud, 1983).
Elles ne peuvent absorber et utiliser que des acides aminés libres, ou des peptides courts (peptidases, dipeptidases). Leur nutrition azotée exige donc l'hydrolyse des grandes protéines du lait, et notamment les caséines, par des enzymes (les protéases) situées dans la paroi extérieure de la cellule (Desmazaud, 1998).
6.3- Les vitamines
Les vitamines jouent dans le métabolisme cellulaire le rôle irremplaçable de coenzyme. Les bactéries lactiques sont, à quelques exceptions près, incapables de synthétiser des vitamines (Desmazaud et
De Roissart, 1994), d'où l'importance d'un apport exogène de vitamines au milieu de culture (Cocaign-Bousquet et al., 1995).
6.4- Les minéraux
La nécessité des ions dans le métabolisme s'explique d'abord par leur fonction de cofacteur pour de nombreuses enzymes (Novel, 1993).
Du point de vue transport, le fer est un élément important puisqu'il a des affinités pour un grand nombre de molécules chelatrices. Il augmente la croissance et la production d'acide lactique pour les
lactocoques et une carence en cet élément donne lieu à une diminution de ce même acide (Boyaval, 1989).
Le potassium, quant à lui, est un cofacteur pour plusieurs enzymes bactériennes et un niveau élevé de K+ dans le cytoplasme est requis pour la synthèse protéique. De plus, le système du K apparaît être très
important pour contrôler le pH cytoplasmique (Desmazaud, 1983).
6.5- L'oxygène
Les bactéries lactiques sont communément appelées microaerophiles. Ainsi, elles tolèrent de petites quantités d'oxygène, mais de trop grandes teneurs en ce gaz peuvent leur être néfaste. La relation des
bactéries lactiques avec l'oxygène a probablement un lien avec le peroxyde d'hydrogène (H2O2) produit dans la cellule en présence d'air.
Il faut éliminer le H2O2, car son accumulation devient toxique (Vignola, 2002).
7- Rôle des bactéries lactiques
7.1- Rôles technologiques
7.1.1- Production d'aromes
Certaines bactéries lactiques sont capables de produire des composés d’arômes qui participent aux qualités organoleptiques des fromages. La plupart des composés d’arôme sont issus du métabolisme du citrate :
l’acétoïne et le diacétyle sont les plus importants (Aubert, 1998).
7.1.2- Production d'exopolysaccharides
Certaines souches de bactéries lactiques ont la capacité de synthétiser et d'excréter, au cours de leur croissance, des polymères de sucre appelés polysaccharides exocellulaires ou EPS, qui permettent d'améliorer la texture et la viscosité du produit fini (Dupont, 1998).
En général, la présence de polysaccharides dans des produits fermentés, tels les yogourts, permet d'augmenter l'homogénéité du produit et rend sa présentation plus agréable (Desmazaud, 1983).
7.2- Rôle dans la conservation
Les bactéries lactiques jouent un rôle essentielle dans la conservation des produits alimentaires (Bousmaha et al., 2005), elles sont capables de produire une variétés de produits inhibiteurs dont les effets peuvent se répercuter sur la flore lactique elle-même mais aussi sur la flore indésirable ou pathogène (Piard et
Desmazaud, 1991).
7.2.1- Production d'acides et diminution de pH
Les acides organiques sont produits par les bactéries lactiques lors du processus de fermentation et permettent d’inhiber la croissance des levures et d’autres bactéries qui ne peuvent se développer à pH acide.
L’effet inhibiteur de ces acides organiques est principalement provoqué par les molécules non dissociées qui diffusent à travers les couches lipidiques des membranes des microorganismes provoquant ainsi un abaissement du pH dans le cytoplasme qui a pour conséquence la déstabilisation des cellules (Brillet, 2005).
7.2.2- Production de peroxyde d'hydrogène
La production et l'accumulation de peroxyde d'hydrogène crée un environnement toxique pour les cellules non équipées de système de protection capable de dégrader ce composé. Son accumulation est inhibitrice vis-à-vis des souches qui génèrent de peroxyde mais aussi vis-à-vis d'autres microorganismes (De Roissart et Luquet, 1994).
7.2.3- Production de bactériocines
Les bactériocines sont des substances de nature protéique synthétisées par des bactéries et qui ont un pouvoir antibactérien dirigé contre des bactéries taxonomiquement proches du micro- organisme producteur (Daoudi, 2000). Ces peptides antibactériens ont une action contre les bactéries à Gram positif associées à l’altération de la qualité hygiénique des aliments et à certaines pathologies humaines (Ennahar, 2007).
D'autres agents antimicrobiens sont ainsi produites : dioxyde de carbone (CO2), l’acide acétique, le Diacétyle et l’acétaldéhyde (Drider, 2004)
8- Les bactéries lactiques et leur action probiotique
Le terme probiotique dérive de deux mots grecs « pro » et « bios » et signifie littéralement « en faveur de la vie » (Roberfroid, 2002). Un probiotique est un microorganisme vivant qui est lorsqu’il est ingéré en quantité suffisante il exerce un effet positif sur la santé (Dacosta, 2001).
Les bactéries lactiques sont de plus en plus utilisées en alimentation humaine et animale pour leurs effets probiotiques (Givry, 1996). Parmi ces effets on peut citer :
·Les bactéries lactiques exercent un effet inhibiteur sur le développement et la synthèse de toxines par autres microorganismes pathogènes (Karovicova et Kohajdova, 2003) ;
·Les bactéries lactiques possèdent des propriétés antitumorales qui pourraient être due à :
oL'inactivation ou l'inhibition des composés carcinogènes dans le tractus gastro-intestinal.
oLa réduction des activités enzymatiques des bactéries intestinales telle que la β.glucoronidase, l'azoréductase et la nitroréductase (Chafai ,2006).
·La prévention et traitement des diarrhées dues aux infections gastro-intestinales (Lyons, 2000) ;
·Certaines souches de bactéries lactiques ont la capacité de déconjuguer les sels biliaires : les formes déconjuguées ont un pouvoir inhibiteur plus important sur le développement des bactéries que les formes conjuguées ;
·Certaines souches de probiotiques notamment les lactobacilli excrètent la β.galactosidase souvent déficiente dans le tractus digestif de l'hôte et facilitent la digestion du lactose, elles stimuleraient l'activité enzymatique des microorganismes endogènes, permettant ainsi une meilleure assimilation des aliments. Elles stimuleraient également les activités lactase et invertase des cellules épithéliales du tractus digestif (Larpent et Larpent-Gourgaud, 1997) ;
·La diminution de la cholestérolémie par réduction de l’absorption intestinale du cholestérol endogène et exogène et la diminution de sa synthèse dans le foie .
Source: http://www.batna-biologie.com/t792-les-bacteries-lactiques
