Bioreacteur

Bioréacteur

Définition

Un bioréacteur, appelé également fermenteur ou propagateur, est une unité technologique dans laquelle on multiplie des micro-organismes (levures, bactéries, champignons microscopiques, algues, cellules animales et végétales) tant pour la production de biomasse en soi, que pour la production d'un métabolite ou encore la bioconversion d'une molécule d'intérêt.
Contrairement aux systèmes plus simples utilisés pour faire pousser des micro-organismes, comme par exemples les fioles, le bioréacteur permet de contrôler les conditions de culture (température, pH, aération, etc.), et de ce fait, il permet de récolter des informations de plus grande fiabilité.
Les modèles de laboratoire vont de 0,5 à 15 litres. Les modèles employés pour les tests en vue de l'industrialisation (appelés "pilotes") vont de 20 à 1000 litres, alors que ceux destinés à la production industrielle peuvent dépasser les 1000m³ (cas de la production d'éthanol).

Description

Fig. 1: Culture de cellules mammifères effectuée dans un bioréacteur de laboratoire (2 litres). Les pompes péristatiques visibles en bas servent à l'alimentation en milieu de culture ainsi qu'à l'addition de base pour le contrôle du pH. Les boîtiers à gauche servent à l'acquisition en ligne des signaux.

Un bioréacteur comporte :

  • Une cuve ou enceinte en verre (pour les modèles de laboratoire) ou en acier inoxydable
  • Un bouchon si nécessaire pour ne pas laisser passer l'air du milieu intérieur et celui du milieu extérieur
  • Une seringue avec cathéter pour injecter une solution
  • Un système d'agitation comportant une ou plusieurs turbines selon leur taille
  • Des capteurs pour la mesure de la température (thermomètre), du pH (pH-mètre), de la concentration en oxygène dissous (sonde oxymétrique), du niveau...
  • Un système de contrôle-commande géré par ordinateur permettant d'enregistrer et piloter tous les paramètres de fonctionnement

Les bioréacteurs permettent la fabrication de nombreux produits :

Un fermenteur est construit en général sur le modèle d'un bioréacteur sans toutefois de système d'aération. Dans le domaine de la biotechnologie, le terme de fermenteur est parfois utilisé sans aucune distinction par rapport à celui de bioréacteur. Il permet de différencier le type de culture (bactérie, levure pour fermenteur et cellules animales pour bioréacteur).

Les bioréacteurs sont en général construits sur les mêmes modèles que les réacteurs chimiques.

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