FERMENTATION LACTIQUE: PROCESSUS ÉTAPE PAR ÉTAPE ET EXEMPLES - LA BIOLOGIE - 2025

La fermentation lactique, également connue sous le nom de fermentation lactique, est le processus de synthèse de l'ATP en l' absence d'oxygène qui effectue certains micro-organismes, dont un type de bactérie appelé «bactéries lactiques», qui se termine par une excrétion acide lactique.

Elle est considérée comme un type de «respiration» anaérobie et est également réalisée par certaines cellules musculaires chez les mammifères lorsqu'ils travaillent dur et à des vitesses élevées, supérieures à la capacité de transport de l'oxygène des systèmes pulmonaire et cardiovasculaire.

Schéma de fermentation lactique (Source: Sjantoni / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0) via Wikimedia Commons et modifié par Raquel Parada Puig)

Le terme "fermentation", en termes généraux, se réfère à l'obtention d'énergie (sous forme d'ATP) en l'absence d'oxygène, c'est-à-dire en anaérobiose, et la fermentation lactique se réfère à la synthèse d'ATP et à l'excrétion d'acide. acide lactique dans l'anaérobiose, en tant que produits du métabolisme du glucose.

Équation de la production d'acide lactique à partir du glucose.

Bactéries lactiques

L'homme exploite depuis longtemps les bienfaits de la fermentation lactique pour la production et la conservation des aliments et, sans aucun doute, les bactéries lactiques sont un pilier fondamental à cet effet.

Celles-ci appartiennent à un groupe assez hétérogène de bactéries qui ont généralement la forme de cocci et de bacilles; Ce sont des bactéries Gram-positives, non productrices de catalase, non sporulantes, immobiles et anaérobies, capables de synthétiser l'acide lactique à partir du pyruvate formé par la voie glycolytique.

Ils appartiennent à différents genres, parmi lesquels Pediococcus, Leuconostoc, Oenococcus et Lactobacillus, au sein desquels se trouvent des espèces homofermentaires et hétérofermentaires.

Les bactéries lactiques homofermentaires produisent, pour chaque molécule de glucose qu'elles consomment, deux molécules d'acide lactique; Les bactéries lactiques hétérofermentaires, par contre, produisent une molécule d'acide lactique et une autre de dioxyde de carbone ou d'éthanol, par exemple.

Processus de fermentation lactique (étape par étape)

La fermentation de l'acide lactique commence par une cellule (bactérienne ou musculaire) consommant du glucose ou un sucre ou un glucide apparenté. Cette «consommation» se fait par glycolyse.

- Voie glycolytique

Investissement ATP

Initialement, 2 ATP est investi pour chaque molécule de glucose consommée, car il est phosphorylé par l'enzyme hexokinase pour donner du glucose 6-phosphate, qui est isomérisé en fructose 6-phosphate (glucose 6-P isomérase enzyme) et est phosphorylé en fructose 1, 6-bisphosphate (enzyme phosphofructokinase).

Plus tard, le fructose 1,6-bisphosphate est «coupé» en deux pour libérer deux trioses phosphate connus sous le nom de glycéraldéhyde 3-phosphate et dihydroxyacétone phosphate, une réaction catalysée par une enzyme aldolase.

Ces deux sucres phosphorylés à 3 carbones sont interconvertibles l'un avec l'autre par une enzyme triose phosphate isomérase, on considère donc que, jusqu'à présent, chaque molécule de glucose consommée est convertie en deux molécules de glycéraldéhyde 3-phosphate phosphorylées en 1,3-bisphosphoglycérate.

La réaction ci-dessus est catalysée par une enzyme appelée glycéraldéhyde 3-phosphate déshydrogénase (GAPDH), qui nécessite la présence du «pouvoir réducteur» du cofacteur NAD +, sans lequel il ne peut pas fonctionner.

Production d'ATP

À ce stade de la route, 2 ATP a été consommé pour chaque molécule de glucose, mais ces deux molécules sont «remplacées» par la réaction catalysée par l'enzyme phosphoglycérate kinase, par laquelle chaque 1,3-bisphosphoglycérate est converti en 3-phosphoglycérate. et 2ATP sont synthétisés.

Chaque 3-phosphoglycérate est converti en 2-phosphoglycérate par une enzyme phosphoglycérate mutase qui, à son tour, sert de substrat pour l'enzyme énolase, qui la déshydrate et la convertit en phosphoénolpyruvate.

Avec chaque molécule de glucose consommée, 2 molécules de pyruvate et 2 molécules d'ATP sont produites, car le phosphoénolpyruvate est un substrat de l'enzyme pyruvate kinase, qui catalyse le transfert d'un groupe phosphoryle du phosphoénolpyruvate à une molécule d'ADP, produisant de l'ATP.

- Fermentation lactique et régénération du NAD +

Le pyruvate, molécule à 3 carbones, est converti en acide lactique, autre molécule à 3 carbones, par une réaction de réduction qui consomme une molécule de NADH pour chaque molécule de pyruvate, régénérant le NAD + «inversé» dans la réaction glycolytique. catalysé par GAPDH.

Le remplacement des molécules NAD + utilisées n'entraîne pas une production supplémentaire de molécules d'ATP, mais permet au cycle glycolytique de se répéter (tant qu'il y a des glucides disponibles) et 2 ATP est produit pour chaque glucose consommé.

La réaction est catalysée par une enzyme appelée lactate déshydrogénase et ressemble à ceci:

2C3H3O3 (pyruvate) + 2 NADH → 2C3H6O3 (acide lactique) + 2 NAD +

Exemples de processus dans lesquels la fermentation lactique se produit

- Dans les cellules musculaires

La fermentation d'acide lactique dans les cellules musculaires est courante après une séance d'exercice après plusieurs jours d'inactivité. Cela est évident car la fatigue musculaire et la douleur ressentie par l'athlète sont associées à la présence d'acide lactique dans les cellules.

Image par 5132824 sur www.pixabay.com

Lorsque les cellules musculaires font de l'exercice et que les réserves d'oxygène sont épuisées (les systèmes cardiovasculaire et respiratoire ne peuvent pas faire face au transport d'oxygène nécessaire), elles commencent à fermenter (respirer sans oxygène), libérant de l'acide lactique qui peut s'accumuler.

- Produit alimentaires

La fermentation d'acide lactique effectuée par différentes espèces de bactéries et de champignons est utilisée par l'homme dans le monde entier pour la production de différents types d'aliments.

Ce métabolisme par lequel différents micro-organismes sont caractérisés est essentiel pour la conservation économique et la production de grandes quantités d'aliments, car le pH acide atteint par eux inhibe généralement la croissance d'autres micro-organismes potentiellement nocifs ou pathogènes.

Ces aliments comprennent le yogourt, la choucroute (chou fermenté), les cornichons, les olives, différents légumes marinés, différents types de fromage et de lait fermenté, l'eau de kéfir, certaines viandes fermentées et céréales, entre autres.

Le yaourt

Le yogourt est un produit fermenté dérivé du lait et est produit grâce à la fermentation de ce liquide d'origine animale par un type de bactéries lactiques, généralement de l'espèce Lactobacillus bulgaricus ou Lactobacillus acidophilus.

Yaourt (Image de kamila211 sur www.pixabay.com)

Ces micro-organismes transforment les sucres présents dans le lait (y compris le lactose) en acide lactique, de sorte que le pH diminue (devient acide) dans ce liquide, modifiant sa saveur et sa texture. La texture plus ferme ou liquide des différents types de yogourt dépend de deux choses:

1. De la production concomitante d'exopolysaccharides par des bactéries fermentatives, qui agissent comme agents épaississants
2. De la coagulation qui résulte de la neutralisation des charges négatives sur les protéines du lait, sous l'effet du changement de pH généré par la production d'acide lactique, qui les rend totalement insolubles

Légumes fermentés

Dans ce groupe, nous pouvons trouver des produits tels que les olives conservées en saumure. Sont également inclus les préparations à base de chou telles que la choucroute ou le kimchi coréen, tout comme les cornichons marinés et le jalapeno mexicain.

Viandes fermentées

Les saucisses telles que le chorizo, le fuet, le salami et la sopressatta sont incluses dans cette catégorie. Des produits qui se caractérisent par leurs saveurs particulières en plus de leur grande capacité de conservation.

Poissons et crustacés fermentés

Il comprend différents types de poissons et crustacés qui sont généralement fermentés mélangés avec des pâtes ou du riz, comme c'est le cas avec Pla raa en Thaïlande.

Légumineuses fermentées

La fermentation lactique appliquée aux légumineuses est une pratique traditionnelle dans certains pays asiatiques. Le miso, par exemple, est une pâte à base de soja fermenté.

Graines fermentées

Dans la cuisine traditionnelle africaine, il existe une grande variété de produits à base de graines fermentées comme le sumbala ou le kenkei. Ces produits comprennent certains condiments et même des yaourts à base de céréales.

Références

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