INTROBIOPROCEDES1

INTRODUCTION AUX BIOPROCEDES: 

INTRODUCTION AUX BIOPROCEDES UNIVERSITE Dr. YAHIA FARES DE MEDEA FACULTE DES SCIENCES ET DE LA TECHNOLOGIE DEPARTEMENT GENIE DES PROCEDES & GENIE DE L’ENVIRONNEMENT Dr. ABOUSEOUD MAHMOUD

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MASTER EN BIOPROCEDES PHARMACEUTIQUES 2010/2011 Définition de BIOTECHNOLOGIE (OCDE)* : Application de la science et de la technologie aux organismes vivants et à d’autres matériaux vivants ou non vivants, pour la production de savoir, biens et services BIOTECHNOLOGIE * OCDE=ORGANISATION DE COOPERATION ET DE DEVELOPPEMENT ECONOMIQUE 2

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TYPES DE BIOTECHNOLOGIES

BIOPROCEDES = BIOTECHNOLOGIE APPLIQUEE: 

BIOPROCEDES = BIOTECHNOLOGIE APPLIQUEE Ensemble d’opérations Technologiques ayant pour objectif l’Utilisation des cellules vivantes, des substances naturelles et de leurs compos é s afin de d é velopper des produits novateurs pour le bien-être de l ’ humain; Le Bioprocédé est mené à une échelle (quantité) ± grande permettant, dans des conditions de rentabilité économique (profit), l’obtention de (grandes) quantités de " produits d’intérêt" nécessaires à la satisfaction de la demande d’un marché préalablement identifié. BIOTECHNOLOGIES BLANCHES + BIOTECHNOLOGIES JAUNES elles ont pour objet la fabrication de produits chimiques et de bioénergie à l’échelle industrielle par l’utilisation de la biomasse comme matière première renouvelable ; ces transformations sont réalisées à l’aide de systèmes Biologiques comme alternative aux procédés chimiques classiques

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GENIE DES PROCEDES OPERATIONS UNITAIRES GENIE DE LA REACTION.. SCIENCES DE LA NATURE MICROBIOLOGIE BIOCHIMIE GENIE GENETIQUE…. BIOPROCEDES " BIOTECHNOLOGIE APPLIQUEE " MASTER EN BIOPROCEDES PHARMACEUTIQUES 2010/2011 5

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BIOPROCEDES MICROBIENS (Bact é ries, champignons, levures..) ENZYMATIQUES (Enzymes microbiens, v é g é tales, animales..) CATALYSE ENZYMATIQUE CATALYSE MICROBIENNE PRODUCTION DE BIOMASSE PRODUCTION DE METABOLITES PRIMAIRES ET SECONDAIRES BIOMATERIAUX BIOPOLYMERES SUBSTANCES NATURELLES MASTER EN BIOPROCEDES PHARMACEUTIQUES 2010/2011 6

LES BIOPROCEDES: 

7 LES BIOPROCEDES LES BIOPROCEDES INDUSTRIE DU 21ème SIECLE Des connaissances: pluridisciplinaire : biologie, microbiologie, biologie moléculaire, chimie, biochimie, physique biophysique, génétique, l'informatique. + Des moyens matériels: Système de production à grande échelle de «produit d’intérêt»: métiers de la recherche, du développement et de la production MASTER EN BIOPROCEDES PHARMACEUTIQUES 2010/2011

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CHIMIE SYNTHESE ENZYMATIQUE PRODUITS ORGANIQUES BIOPOLYMERES APPLICATIONS DES BIOPROCEDES PHARMACEUTIQUE ANTIBIOTIQUES ENZYMES VITAMINES ENERGIE BIOCARBURANTS BIOGAZ AGROALIMENTAIRE LEVAIN FERMENTS VINAIGRE,ALCOOL PRODUITS LAITIERS EMULSIFIANTS EPAISSISSANT ENVIRONNEMENT BIODEPOLLUTION RECYCLAGE 8 MASTER EN BIOPROCEDES PHARMACEUTIQUES 2010/2011

AVANTAGES DES BIOPROCEDES: 

AVANTAGES DES BIOPROCEDES SIMPLICITE DE CONCEPTION ET DE MISE EN ΠUVRE FLEXIBILITE EFFICACITE TECHNIQUE ELEVEE TECHNOLOGIE PROPRE (VERTE) ET NOVATRICE RENDEMENT ECONOMIQUE ELEVE 9 MASTER EN BIOPROCEDES PHARMACEUTIQUES 2010/2011

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MASTER EN BIOPROCEDES PHARMACEUTIQUES 2010/2011 SCHEMA GENERAL D’UN BIOPROCEDE BIOCATALYSEUR 10

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MASTER EN BIOPROCEDES PHARMACEUTIQUES 2010/2011 • une succession d’étapes de transformations physico-chimiques et biologiques • une opération de catalyse biologique • une succession d’opérations mises en œuvre à différentes échelles, chacune ayant ses objectifs et ses contraintes ; parmi celles ci la plus contraignante tant d’un point de vue technique, économique et organisationnel, est l’échelle de la production qui renvoie à un monde sensiblement différent du monde du laboratoire, à savoir au monde industriel. Le Bioprocédé industriel est donc : 11

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MASTER EN BIOPROCEDES PHARMACEUTIQUES 2010/2011 LE BIOCATALYSEUR= CLE DE BIOPROCEDE 12

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MASTER EN BIOPROCEDES PHARMACEUTIQUES 2010/2011 AVANTAGES DES ENZYMES 15

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MASTER EN BIOPROCEDES PHARMACEUTIQUES 2010/2011 Sources d’enzymes: microorganismes, plantes, animaux, génie moléculaire Plus de 3 000 enzymes connues on les trouve : - dans le sol - chez les végétaux : fèves, soja, pomme de terre, ananas, papaye … chez les animaux : pancréas et estomac de porc, blanc d’ oeuf , intestins … Produites par des microorganismes: par voie intra ou extracellulaire ex : Aspergillus, Pseudomonas , Bacillus , Mucor, Leuconostoc 16

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MASTER EN BIOPROCEDES PHARMACEUTIQUES 2010/2011 ENZYMES INDUSTRIELLES 17

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MASTER EN BIOPROCEDES PHARMACEUTIQUES 2010/2011 • industrie textile - élimination de H2O2 ( catalase) - modification de surface et des propriétés de la cellulose ( cellulase),de la laine ( protéase) - élimination de la pectine dans le traitement du lin ( hémicellulase et pectinase ) • industrie du papier : pour hydrolyser les cires apparaissant lors de la fabrication ( lipases) • amidonnerie : dégradation de l’amidon ( amylase, amyloglucosidase , pullulanase ) Industrie pharmaceutique: Dégradation d’amidon ( alpha-amylase), production de 6-APA (Pénicilline acylase ), … Environnement: dégradation de composés xénobiotiques (phénols, colorants….) par la peroxydase, ou hydrolyse des composés gras par la lipase… APPLICATIONS DES ENZYMES 18

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MASTER EN BIOPROCEDES PHARMACEUTIQUES 2010/2011 BIOCATALYSEUR MICROBIEN: CELLULE 19

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MASTER EN BIOPROCEDES PHARMACEUTIQUES 2010/2011 20

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MASTER EN BIOPROCEDES PHARMACEUTIQUES 2010/2011 LE FERMENTEUR = CŒUR DU BIOPROCEDE MICROBIEN E n general: Cuve agitée , H/D  3 Volume 1-1000 m 3 ( remplie à 80 %) Biomasse jusqu’à 100 kg dry weight/m 3 Produit 10 mg/l –200 g/l Le fermenteur ou bioréacteur constitue le coeur d'une installation de fermentation. Il doit permettre d'établir les conditions environnementales (température, pH, oxygène dissout , nutriments limitants , etc.) optimales à l'obtention d'une croissance rapide, ainsi qu'une formation de produits efficace. Le design du fermenteur cherche à optimiser les transferts de matière et de chaleur . 21

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MASTER EN BIOPROCEDES PHARMACEUTIQUES 2010/2011 22

Contrôle des paramètres: 

Contrôle des paramètres Contrôle Lecture RPM T O 2 N 2 Air CO 2 T pH O 2 pH

Les modes d’opération: 

Les modes d’opération filtrat Perfusion Chemostat Cuvée-alimentée (fedbatch) Cuvée (batch) X, P

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MASTER EN BIOPROCEDES PHARMACEUTIQUES 2010/2011 Types de bioréacteurs 25

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MASTER EN BIOPROCEDES PHARMACEUTIQUES 2010/2011 CARACTERISTIQUES GENERALES: Milieu réactionnel ± complexe Conditions strictes de croissance et de production Cinétique+Hydrodynamique +transfert de 27

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MASTER EN BIOPROCEDES PHARMACEUTIQUES 2010/2011 PRODUITS DE FERMENTATION 29

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