Étude de l'ajout d'acétate de sodium dans une culture de clostridium acétobutylicum ATCC 824 face à la production de riboflavine et butanol en bioréacteur cuvée

Les Clostridium acétobutylicum sont des microorganismes connus par la communauté scientifique pour leur capacité de production de solvants lors d'une fermentation appelée ABE (i.e. pour acétone, butanol et éthanol). Néanmoins, bien que l'industrie pétrochimique soit la principale source pour la synthèse de carburants, plusieurs causes environnementales et économiques font que la production de biobutanol, un biocarburant produit par une fermentation menant également aux composés acétone et éthanol (fermentation appelée ABE), connaît un regain d'intérêt depuis quelques années, tant pour des raisons environnementales qu'économiques. Par ailleurs, des travaux réalisés dans le but d'améliorer la gestion du pH du milieu de culture, par ajout d'acétate de sodium, a permis d'observer la coproduction non négligeable de riboflavine en plus du biobutanol et des autres solvants; la riboflavine étant une vitamine (B2) qui n'est normalement synthétisée qu'à l'état de traces dans un milieu de culture standard en fermentation ABE. En effet, la concentration de cette vitamine produite par les Clostridium a pu atteindre 200 mg L-1 suite à un ajout de 60 mM d'acétate de sodium au milieu de culture à l'inoculation. Dans le but de connaître l'effet de l'ajout d'acétate de sodium sur la production de solvants et de riboflavine par les Clostridium acétobutylicum, différentes concentrations initiales de ce composé ont été testées sur des cultures en bioréacteur opérés en mode cuvée. Le suivi de la croissance cellulaire a également révélé que celle-ci dépendait de la quantité d'acétate de sodium ajoutée dans le milieu. Les résultats des suivis de la concentration de solvants formés ainsi que celle de la riboflavine ont également montré que la concentration de l'additif affectait considérablement les concentrations maximales en produits obtenus ainsi que le taux de consommation du substrat carboné, le xylose. Une concentration en acétate de sodium de 100 mM aurait un pouvoir tampon relativement élevé au point de faire prolonger significativement la phase acidogène des cellules, et ainsi nuire à la productivité en solvants et en riboflavine. Le suivi de la concentration des métabolites intracellulaires confirmerait cette hypothèse avec des concentrations en nucléotides particulièrement élevées en début de culture, avec consommation considérable lors de la phase solvantogène, les deux phases successives de la fermentation ABE. Les productions en solvants et en riboflavine se sont révélées sensibles à la concentration de l'ajout. Les cellules cultivées à 60 mM ont atteint les concentrations maximales en solvants et en riboflavine en fin de culture.