Les protéines et leurs dosages

Bref aperçu sur les protéines

Structure des protéines

Une protéine est par définition un polymère dont les unités monomériques (appelés aussi résidus) sont les acides aminés unis par des liaisons peptidiques (Figure 1). La conformation ou repliement qu’adopte une protéine au sein de la cellule est appelée conformation native. C’est cette conformation unique qui lui assure ses propriétés spécifiques: fonctions enzymatiques et mécaniques, stabilité thermique… (Soury-Lavergne Navizet, 2004).

Suivant une nomenclature habituellement adoptée, les protéines sont les principes azotés qui forment des constituants essentiels et caractéristiques de la matière vivante; elles possèdent une structure très complexe et un poid moléculaire élevé ; elles sont douées de propriétés spécifiques (Maurice, 1960). Les protéines sont des macromolécules de grande taille formées de nombreux acides aminés unis entre eux par des liaisons peptidiques. Les protéines de toutes les espèces, des bactéries à l’homme sont construites à partir du même groupe de 20 acides aminés. Elles ont une séquence unique d’acides aminés qui est déterminée génétiquement (Stryer, 1997 ; Kamoun et al., 2003 ; Bouziane et al., 2009). La formule générale des protéines est la suivante: H (-NH-CH-R-CO-)n-OH.

Structure primaire
Les protéines sont des hétéro polymères constitués d’un enchaînement polymérisé de monomères d’acides aminés. Le lien peptidique est formé par la condensation du groupement carbonyle en α d’un acide aminé et du groupement amine du prochain acide aminé. Cette séquence d’acides aminés est appelée structure primaire et elle est unique en nombre et en agencement pour chaque protéine (Hugo, 2002 ; Tobal, 2008).

Structure secondaire
Elle correspond à des repliements locaux au sein des protéines dus à la formation de liaisons hydrogène entre des résidus proches dans la séquence. Il existe deux types de structures secondaires régulières : les hélices α et les brins β (Bouziane et al., 2009). Ces structures sont dites régulières car elles sont retrouvées très fréquemment dans les structures protéiques. Les structures secondaires régulières sont reliées entre elles par des boucles.

Structure tertiaire
La structure tertiaire se définit comme étant la structure tridimensionnelle d’une protéine. En d’autres mots, la structure tertiaire d’une chaîne polypeptidique est le prochain niveau structural après la structure secondaire. La structure tertiaire décrit l’interaction spatiale des structures secondaires entre elles. Un certain nombre d’interactions stabilisent les structures tertiaires: les liaisons disulfures, les liaisons hydrogènes, les ponts salins se forment entre deux acides aminés ionisés, les interactions hydrophobes sont formées entre groupements non polaires ( Hugo, 2002; Soury-Lavergne Navizet, 2004 ; Tobal, 2008) .

Structure quaternaire
Elle est le niveau le plus élevé d’organisation des protéines. Elle concerne les protéines constituées de plusieurs chaînes polypeptidiques. L’assemblage de ces sous-unités entre elles par des liaisons faibles (citées en I.1.1.3.) constitue la structure quaternaire de la protéine. Chaque chaîne polypeptidique, qui peut être différente des autres, est appelée monomère. Dans une séquence protéique, la région où se produit l’interaction se nomme l’interface. Ces régions sont très souvent constituées de boucles protéiques (Leslie, 2008 ; Tobal, 2008).

Classification en fonction de la forme des molécules

On trouve celles qui sont globulaires, on les appelle aussi sphéroprotéines en raison de leur forme sphériques ou ovoïdes ; elles sont en général plus facilement solubles, (Albumines, globulines). On trouve aussi les protéines fibreuses appelées scléroprotéines, comme leur nom l’indique, elles sont constituées de fibres ou fibrilles et sont pratiquement insolubles, (collagénes, les cartilages, les tendons et les kératines) (Weil, 2001 ; Moussard, 2007).

Exemples de proteines

Etant donné l’orientation de l’étude vers les protéines présentes en milieu résiduaire laitier, céréalier et abattoir, il est raisonnable de donner un bref aperçu sur ces protéines.

Protéines du lait
Le lait est une suspension colloïdale qui contient en moyenne 3,2% de protéines. Les protéines du lait se divisent en deux fractions que l’on peut séparer en fonction de leur solubilité. On identifie les caséines comme les protéines du lait qui précipitent lors d’une acidification à pH 4,6 à une température de 20°C sous une forme dénaturé, ou sont facilement isolables par ultracentrifugation sous leur forme native. Elles forment environ 80% des protéines totales du lait. Cette classe de protéines en regroupe quatre principales : αs1 (38%), αs2 (10%), β (35%), et κ (15%). La seconde fraction non sédimentable (ou filtrable) est composée des protéines solubles à pH 4,6, que l’on nomme les protéines sériques ou du lactosérum qui contiennent principalement de la β- lactoglobuline (50%), l’α-lactalbumine (20%), les immunoglobulines (10%), l’albumine de sérum bovin (10%) et la lactoferrine (2,8%) (Guillaume, 2006 ; Bertrand, 2008).

Protéines d’abattoir
Par définition, le sang est le liquide biologique le plus exploré. Il donne des renseignements importants pour la clinique (diagnostic, thérapeutique, suivi clinique), la charge polluante des eaux résiduaires etc. C’est un milieu très hétérogène. Il est constitué de deux phases, une phase cellulaire ou globulaire qui contient trois types d’éléments: les globules rouges (hématies), les globules blancs (leucocytes) et les plaquettes (thrombocytes).

La deuxième phase liquide, le plasma qui contient de l’albumine, la globuline et le fibrinogène. Ces protéines ont de bonnes propriétés gélifiantes c’est pourquoi elles sont utilisées dans les préparations de charcuterie (Selmane, 2010).

Table des matières

Introduction générale
Partie Bibliographique
Chapitre I : Les protéines et leurs dosages
I.1. Bref aperçu sur les protéines
I.1.1. Structure des protéines
I.1.1.1. Structure primaire
I.1.1.2. Structure secondaire
I.1.1.3. Structure tertiaire
I.1.1.4. Structure quaternaire
I.1.2. Classification et exemples de protéines
I.1.2.1. Classification des protéines
I.1.2.1.1. Classification en fonction de la composition
I.1.2.1.2. Classification en fonction de la solubilité
I.1.2.1.3. Classification en fonction de la forme des molécules
I.1.2.2.Exemples de proteines
I.1.2.2.1. Protéines du lait
I.1.2.2.2. Proteines d’abattoir
I.2.2.3. Proteines des céréales
I.1.3. Principales propriétés des protéines
I.1.3.1. La solubilité
I.1.3.2. La dénaturation
I.1.3.3. Propriétés émulsifiantes
I.1.3.4. Propriétés moussantes
I.1.3.5. Proprietés gélifiantes
I.2. Méthodes de dosage des protéines
I.2.1. Methodes physico-chimiques
I.2.1.1. Méthode de kjeldahl
I.2.1.2. Méthode de Biuret
I.2.1.3. Méthode de Lowry
I.2.1.4. Méthode de Bradford
I.2.2. Méthodes immunologiques
I.2.3. Méthodes microbiologiques
I.2.4. Méthodes physiques
I.2.4.1. Spectrophotométrie Ultra –Violette (U.V)
I.2.4.2. Fluorimétrie
I.2.4.3. Turbidimétrie
Chapitre II : Identification de la pollution et traitement des eaux résiduaires
II.1. Identification de la pollution des eaux
II.1.1. Différents types d’eaux résiduaires
II.1.2. Composition des eaux résiduaires
II.1.3. Paramètres de caractérisation de la pollution
II.1.3.1. Paramètres organoleptiques
II.1.3.2. Paramètres physico-chimiques
II.1.3.3. Paramètres indésirables
II.1.3.4.paramètres toxiques
II.1.3.5.Paramètres microbiologiques (bactéries, virus, parasites)
II.1.4.Impact des eaux résiduaires sur l’environnement
II.2. Procédés de traitement des eaux résiduaires
II.2.1. Traitement biologique aérobie
II.2.2. Traitement biologique anaérobie
II.2.3. Décantation
II.2.4. Flottation
II.2.5. Filtration
II.2.6. Centrifugation
II.2.7. Adsorption
II.2.8. Coagulation –floculation
II.2.9. Electrocoagulation
II.2.9.1. Principe de l’électrocoagulation
II.2.9.2. Applications de l’électrocoagulation
II.2.9.3. Réactions aux électrodes
II.2.9.4. Connexion électriques (configuration des électrodes)
II.2.9.5. Avantages de l’électrocoagulation
II.2.9.6. Inconvénients de l’électrocoagulation
II.3. Techniques de traitements spécifiques aux eaux étudiées
II.3.1. Les eaux résiduaires de Laiterie et leurs traitements
II.3.2. Les eaux résiduaires d’Abattoir et leurs traitements
II.3.3. Les eaux résiduaires des produits céréaliers et leurs traitements
Partie Expérimentale
Chapitre IV : Matériel et Méthodes
IV.1. Données sur les différents secteurs d’activité étudiés
IV.1.1. Données sur la laiterie étudiée
IV.1.2. Données sur l’abattoir étudié
IV.1.3. Données sur l’usine de fabrication des pâtes alimentaires
IV.2. Échantillonnage
IV.3. Mesure des paramètres indicateurs de pollution
IV.3.1. Dosage des protéines par Bradford
IV.3.2. Mesure de la turbidité
IV.3.3. Mesure de la Demande Chimique en Oxygène (DCO)
IV.3.4. Mesure de la Demande Biochimique en Oxygène (DBO)
IV.3.5. Mesure des Matières En Suspension (MES)
IV.3.6. Mesure de la température, du pH et de la conductivité
IV.4. Équipement et conditions opératoires du traitement des eaux par EC en dynamique
Chapitre V : Résultats et Discussion
V.1. Caractérisation des eaux résiduaires étudiées avant un traitement d’électrocoagulation
V.1.1. Evaluation de la pollution organique des eaux usées
V.2. Influence de la dilution des eaux usées étudiées sur les résultats d’analyses de la turbidité et des protéines
V.3. Extrapolation des mesures de turbidité en protéines
V.4. Application de l’extrapolation au traitement des eaux par EC en mode dynamique
V.4.1. Optimisation du procédé de traitement d’EC par rapport aux eaux de laiterie
V.4.1.1. Influences de la densité de courant et du temps d’électrolyse sur le procédé d’EC
V.4.1.2. Effet du pH sur l’efficacité du traitement par EC
V.4.1.3. Effets de la conductivité sur l’efficacité du traitement par EC
V.4.1.4. Effet de la température du réacteur sur l’efficacité du traitement par EC
V.4.1.5. Effet du débit d’alimentation sur l’efficacité du traitement par EC
V.4.2. Applications de l’optimisation et de l’extrapolation des eaux de laiterie aux autres eaux étudiées
V.4.3. Validation de l’efficacité du traitement par rapport aux paramètres contrôlés ponctuellement
V.4.3.1. Etude comparative des résultats de mesures ponctuelles obtenues
V.5. Etude d’énergie et de coût
Conclusion

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