Production d'enzymes protéolytiques par des bactéries non conventionnelles isolées de boues d'épuration municipales.

Puisque la plupart des nouvelles technologies sont axées vers des considérations de plus en plus
\nécologiques et environnementales, les divers organismes et industries doivent savoir s'adapter en
\nce sens. Le présent projet s'inscrit dans cette optique puisqu'il vise la production de protéases, la
\ncaractérisation de nouvelles bactéries non conventionnelles productrices de ces protéases et la
\ndétermination des meilleures conditions de fermentation des substrats synthétiques et résiduels
\n(eaux usées, boues d'épuration). Ces protéases peuvent être utilisées dans l'industrie des
\ndétergents comme enzymes de lavage pour la machinerie, pour la vente commerciale ou dans les
\npâtes et papiers afin de remplacer les produits chimiques néfastes pour l'environnement. Les
\nnouvelles méthodes de production de ces enzymes se doivent aussi d'être utilisables à plus faibles
\ncoûts que les méthodes conventionnelles. Un des défis de ce projet se situe à ce niveau.
\nNormalement, la production de protéases à partir de souches bactériennes conventionnelles a un
\ncoût plus élevé que la production d'un produit chimique qui a la même efficacité. Puisque
\nl'industrie n'est pas intéressée à un produit plus coûteux, il faut développer de nouvelles
\nméthodes de production. Il est possible de produire les mêmes enzymes bactériennes mais à
\nl'aide de souches non conventionnelles plus performantes. Il est aussi possible d'utiliser des
\nmilieux de culture alternatifs peu coûteux comme les boues d'épuration et les eaux usées de
\ndiverses sources.
\nLe projet se divise en deux parties. Dans la première, il s'agit d'isoler des bactéries thermophiles
\n(+ de 45°C) d'un mélange de trois boues d'épuration municipales et de déterminer la force des
\nprotéases thermostables produites par ces bactéries dans un milieu synthétique à base de farine de
\nsoya en fermenteurs de 151. Différents paramètres ont été testés afin d'optimiser la croissance
\nbactérienne ainsi que la stabilité des enzymes. Dans un premier temps, des températures de
\nfermentation de 40°C à 60°C ont été utilisées pour déterminer la température optimale de
\ncroissance des différentes souches. Dans ce cas, c'est une température de 50°C qui semble être
\nl'optimum pour les trois souches productrices d'enzymes trouvées. Par la suite, des températures
\nde stabilité des enzymes ont été testées. Dans la gamme de températures de 40°C à 70°C, 60°C
\nsemble être la température de stabilité optimale des différentes enzymes produites par les trois
\nsouches. Des mesures d'activités protéolytiques dans une solution de caséine ont été produites et
\nces activités, exprimées en Unités Internationales par millilitres (UI/ml), ont donné des valeurs de
\n2.40 UI/ml, 1.43 UI/ml et 5.25 UI/ml, respectivement, pour les trois souches nommées AC, B et
\nD. Ces souches semblent appartenir aux genres Bordetella, Aeromonas et Enterobacter, des
\nbactéries Gram-négatives non-sporulantes exclusivement. Ce projet trouvera suite dans
\nl'utilisation de divers milieux alternatifs comme les boues d'épuration, ce qui devrait grandement
\naugmenter la quantité de protéases produites par les bactéries.
\nLa deuxième partie de ce projet consiste à isoler des bactéries mésophiles (25°C - 35°C) de boues
\nd'épuration municipales et de leur faire produire des enzymes dans différents milieux comme le
\nmilieu synthétique à base de farine de soya, les eaux usées de l'industrie d'amidon et les boues
\nd'épuration de la Ville de Québec. Une température de culture de 30°C en fioles Erlenmeyers a
\npermis de sélectionner deux souches bactériennes Gram-positives qui possédaient le meilleur
\npotentiel pour la production de protéases. Ces bactéries sont du genre Bacillus; des expériences
\nplus approfondies seraient nécessaires afin d'en déterminer l'espèce. Les expériences ont permis
\nde découvrir que les différentes souches produisaient les enzymes différemment dépendant du
\ntype de milieu utilisé pour leur culture. En effet, les niveaux atteints diffèrent et les graphiques
\ntendent à montrer que les bactéries produisent plusieurs types d'enzymes durant une même
\nfermentation dans le même milieu. Les courbes sont sous forme de vagues, ce qui donne
\ndifférents optimums de quantité d'enzymes produites durant toute la durée de la fermentation. La
\nsouche S1 semble pouvoir produire deux enzymes durant une fermentation de 72 heures et les
\nniveaux peuvent atteindre jusqu'à 0.6 UI/ml dans le milieu d'amidon. La souche S5, quant à elle,
\nproduit jusqu'à trois enzymes pendant les 72 heures de fermentation et les niveaux peuvent
\natteindre 1.A UI/ml dans le milieu d'amidon. L'optimisation des paramètres de culture pourrait
\naméliorer la puissance de ces enzymes.
\nLa production d'enzymes à des niveaux satisfaisants pour l'industrie pourrait mener à une
\nrévolution complète des méthodes industrielles pour la production et l'utilisation de ces enzymes.
\nL'utilisation de milieux alternatifs et de souches non conventionnelles à plus fort potentiel
\nprotéolytique permettrait de faire des économies importantes en plus de préserver l'équilibre
\nécologique précaire de la planète. En effet, l'utilisation d'eaux usées et de boues d'épuration
\ncomme milieu de culture constitue un coût plus faible pour l'industrie puisque les stations
\nd'épuration municipales ou industrielles paient pour se débarrasser de ces rejets. De plus,
\nl'utilisation d'enzymes microbiennes permet le remplacement des produits chimiques utilisés
\ndans les industries (blanchiment du papier) ou à la maison (solutions nettoyantes à base de
\nproduits chimiques) ce qui empêche le rejet dans l'environnement de substances chimiques
\nnéfastes.

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