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agroalimentaire

Fabrication industrielle du beurre
Fabrication industrielle du beurre

Se dit des produits agricoles conditionnés ou transformés par l'industrie.

Les fonctions

Introduction

L'industrie alimentaire met des aliments à la disposition des consommateurs tout au long de l'année. Elle est organisée pour les distribuer sur l'ensemble du territoire et équipée pour recueillir, auprès des agriculteurs et des centres de collecte, une matière première dispersée, constituée de très nombreux produits végétaux et animaux.

Les produits agricoles d'origine végétale sont en général récoltés une fois par an ; quant aux animaux, ils sont abattus à des âges variables suivant les espèces, seules les productions d'œufs et de lait étant étalées dans le temps : une poule pond un œuf presque chaque jour et les vaches sont traites deux, quatre et même six fois par jour.

Tous les produits biologiques sont altérables : ils subissent des détériorations internes, d'origines enzymatiques, ou externes, d'origines microbiennes : moisissures, levures, bactéries… Pour éviter ces altérations, les produits agricoles doivent être collectés rapidement, stockés dans des conditions correctes, éventuellement transformés, puis conditionnés et distribués pour être disponibles régulièrement sur le marché dans de nombreux points de vente.

Chacun des maillons de cette chaîne agroalimentaire, de la fourche à la fourchette, a connu depuis la fin de la Seconde Guerre mondiale une croissance régulière. Alors qu'une fraction limitée (20 %) des produits agricoles était traitée par voie industrielle, cette proportion s'est inversée, l'industrie s'occupe de presque tous les aliments et même les fruits et les légumes frais sont conditionnés de manière à conserver leur fraîcheur.

La collecte

L'agriculteur qui apporte ses produits une ou deux fois par semaine au marché local est aujourd'hui une exception : la collecte à la ferme des récoltes et des animaux par les industries qui vont les transformer est devenue la règle. L'organisation du transport de ces produits lourds, peu coûteux et très dispersés, demande une logistique routière d'autant plus élaborée que les produits biologiques sont fragiles. Dès le moment de la récolte, les végétaux commencent en effet à subir une dégradation plus ou moins rapide selon les espèces : pour les petits pois, par exemple, l'intervalle de temps entre la cueillette au champ et la mise en conserve à l'usine ne doit pas dépasser la dizaine d'heures ; les betteraves, de leur côté, peuvent supporter une attente plus longue, mais leur volume et leur poids empêchent des déplacements sur de longues distances. La fraîcheur dans le cas du pois, le coût du transport dans le cas de la betterave imposent une aire de collecte aussi limitée que possible, et les usines doivent donc être installées à proximité des lieux de production.

De tous les produits de l'agriculture, le lait est, de loin, celui qui pose le problème le plus difficile. La dispersion des troupeaux et leur petite taille, la multiplicité des traites chaque jour, l'extrême fragilité hygiénique du lait imposent une chaîne du froid qui commence dans des tanks réfrigérés à la ferme, où des camions-citernes, également réfrigérés, viennent s'approvisionner tous les deux ou trois jours. Dans les pays ayant un élevage laitier important, comme la France, le parc de camions-citernes laitiers vient en tête de tous les parcs de camions spécialisés.

Le stockage

La céramique est née du besoin d'enfermer les grains dans des récipients clos : c'est la première fonction du stockage que de mettre les produits à l'abri de l'air, en particulier de l'oxygène qui favorise les réactions enzymatiques et le développement des parasites (insectes ou champignons). Pratiqué par l'agriculteur qui entrepose ses grains dans des cellules ou son fourrage dans des silos, le stockage est devenu une véritable fonction économique, exercée par des organisations spécialisées, largement subventionnées par les pouvoirs publics. Méthode de gestion des excédents agricoles, le stockage met en œuvre des investissements coûteux et des techniques adaptées aux différents produits. Le froid est indispensable pour stocker de la viande. Pour les légumes et les fruits, surtout pour la pomme, on combine un abaissement de température et une atmosphère contrôlée : l'air est appauvri en oxygène et enrichi en gaz carbonique, ce qui diminue l'activité respiratoire des fruits et freine ainsi leur maturation.

Les industriels pratiquent en général un double stockage. D'abord en matières premières, pour constituer un volant de sécurité de plusieurs semaines ; en produits finis ensuite, pour répondre aux commandes urgentes. Les réserves constituées par les grossistes, les commerçants, les consommateurs représentent un volume de stockage de plusieurs mois. En Suisse, un stock alimentaire de survie pour deux mois est imposé systématiquement dans tous les foyers. Les méthodes modernes de gestion des usines agroalimentaires préconisent des stocks aussi faibles que possible ou même un niveau « zéro stock ». La nouvelle science qui s'intéresse à ces flux de matière, la logistique, nécessite des équipements informatiques performants.

Les transformations

Certains produits alimentaires sont traités en usine sans subir de véritables transformations, mais simplement pour être soumis à des conditionnements qui facilitent leur commercialisation : c'est le cas, par exemple, des œufs, des fruits ou des légumes. En revanche, beaucoup de produits sont profondément transformés soit par des traitements physiques (broyage, séchage, action du froid ou de la chaleur), soit par des traitements chimiques (ajout de sucre ou de sel, d'acide citrique, d'additifs divers), soit par des traitements biologiques, dont le plus élaboré est la fermentation. Les procédés industriels reposent sur l'une ou l'autre de ces opérations élémentaires ou sur une combinaison de plusieurs d'entre elles.

Ces techniques ont été mises au point de manière plutôt empirique en reproduisant à une plus grande échelle des méthodes utilisées autrefois dans les familles ou dans des ateliers artisanaux. Le passage d'une fabrication discontinue à une production continue a été un progrès considérable, relayé depuis peu par l'automatisation de beaucoup d'opérations. Par exemple, des appareils de mesure précis, des « capteurs », donnent non seulement le pH ou la température, mais aussi des indices biologiques comme la concentration en un enzyme donné, les résultats de ces mesures influant directement sur la poursuite des opérations.

Deux nouvelles tendances apparaissent aujourd'hui qui vont modifier profondément les technologies de l'industrie alimentaire. La première découle des progrès de la biotechnologie qui, à long terme, peut remettre en cause les méthodes de fabrication les plus classiques. L'autre tient à l'intégration de l'acte culinaire dans l'industrie alimentaire. Paradoxalement, ces deux tendances agissent en des directions opposées, la biotechnologie ouvrant des perspectives vers de nouveaux produits alors que la préparation de plats cuisinés aboutit au contraire à diffuser des plats traditionnels, le consommateur se trouvant en pays de connaissance devant les surgelés du supermarché. Les méthodes de préparation deviendront de plus en plus élaborées, les arômes, par exemple, étant développés par des micro-organismes génétiquement programmés pour obtenir des portions dans lesquelles le consommateur retrouvera des saveurs, des odeurs, des couleurs, des textures correspondant à son attente, c'est-à-dire le plus souvent à sa mémoire gustative.

L'emballage et le conditionnement

Envelopper l'aliment pour éviter les souillures et le contact de l'air au cours des transports et de la commercialisation est un acte universel. Autrefois, les Japonais enfermaient le poisson frais dans des feuilles de bambou. Par la suite, une puissante industrie de l'emballage s'est développée pour fournir à l'industrie alimentaire tous les matériaux possibles et les machines automatiques correspondantes. Les matériaux traditionnels n'ont pas répondu à toutes les demandes, pourtant ils ont su s'adapter et conserver des domaines d'excellence : le verre demeure, avec le bouchon de liège, le conditionnement exclusif des vins de qualité, le contreplaqué est toujours le suremballage du vrai camembert normand, entouré d'une feuille de papier paraffiné.

Parfois, l'introduction de nouveaux emballages s'est traduite par un échec et un retour au produit traditionnel, comme en Allemagne, où, pour des eaux minérales, la pression des consommateurs a imposé le maintien de la bouteille de verre. Ainsi le verre s'est allégé tout en augmentant sa résistance à la casse, le carton s'est durci, protégé par des couches paraffiniques, le fer s'est allégé et les méthodes d'ouverture des boîtes se sont améliorées.

Les nouveaux matériaux plastiques et les nouvelles machines bouleversent certaines techniques. Par exemple, la brique en carton plastifié et des machines combinant un remplissage stérile et un traitement à ultra haute température (U.H.T.) ont permis, la création du lait stérilisé et, par la suite, la mise sur le marché de soupes, de jus de fruits conservant leur arôme initial. On dispose ainsi de jus de raisin « nature » qu'aucun autre emballage classique ne permettait.

La cuisson sous vide, qui connaît une croissance extraordinaire pour préparer des plats cuisinés individuels de qualité, est une technique qui repose sur des emballages plastiques souples, où le produit est cuit dans un sac fermé par thermoformage. Par l'extension régulière de sa gamme, le matériau plastique va bouleverser des pans entiers de l'industrie alimentaire. Déjà, dans certains pays, la boîte de conserve métallique a été détrônée par l'emballage souple plastique stérile. Demain on pourra, grâce à de nouveaux emballages stériles, se dispenser de la chaîne du froid dans de nouveaux secteurs.

Au-delà de la simple protection, les emballages, de plus en plus sophistiqués, deviennent partie intégrante de l'aliment, apportant au consommateur des services : une information nutritionnelle, une présentation attractive, un récipient qui tient lieu de casserole ou d'assiette.

La distribution

Depuis 1985, en France, la majorité (54 %) des ventes alimentaires au détail se fait dans les grandes surfaces, qui augmentent régulièrement leur part de marché. Le reste des ventes s'effectue selon les canaux traditionnels : la ferme ou le bord des routes, les marchés, les commerces spécialisés (boulanger, boucher, charcutier, crémier, épicier, marchand de primeurs), les commerces d'alimentation générale (indépendants, succursalistes, coopératives de consommation).

Inexistantes en France avant les années 1970, les grandes surfaces (hypermarchés de plus de 2 500 m2 et supermarchés, de moindre superficie) ont su répondre aux besoins d'une population récemment urbanisée, disposant d'une voiture et d'un pouvoir d'achat croissant grâce au travail féminin. Ces nouveaux consommateurs veulent en peu de temps trouver une gamme aussi large que possible de produits pour la semaine. Un simple supermarché offre 5 000 produits alimentaires, un hypermarché le double.

La part des produits alimentaires est majoritaire dans le chiffre d'affaires des grandes surfaces et ces chaînes ont constitué des centrales d'achat qui sont des partenaires incontournables autant que redoutables pour les industriels de l'agroalimentaire. Être référencé par les centrales d'achats est indispensable pour lancer un nouveau produit. Les grandes surfaces profitent de leur position commerciale dominante pour obtenir des prix, des délais de paiement, des ristournes de toute nature.

À côté de ces points de vente traditionnels ou modernes, on voit se développer une distribution alimentaire dans tous les lieux où passe un large public : distribution murale automatique, distribution ambulante dans les salles de spectacle ou les transports publics, rayons alimentaires dans les stations-service. L'offre alimentaire devient permanente et ubiquiste.

Les techniques

Introduction

Les produits animaux ou végétaux qui arrivent dans les usines agroalimentaires doivent être traités rapidement pour être stabilisés par des méthodes d'ordre physique : la chaleur, le froid ; d'ordre chimique : les additifs ; ou encore d'ordre biologique : les fermentations.

La plupart des techniques utilisées correspondent à des méthodes traditionnelles appliquées autrefois dans les familles ou dans des ateliers artisanaux. Nicolas Appert, l'inventeur de la conserve cinquante ans avant Pasteur, destinait aux ménagères de son temps son ouvrage l'Art de conserver pendant plusieurs années toutes les substances animales et végétales (1810).

Les traitements thermiques, soit par la chaleur soit par le froid, sont à la base d'importants procédés industriels comme par exemple l'appertisation, traitement des denrées par la chaleur dans des récipients hermétiquement clos, sur laquelle repose l'industrie de la conserve. Mais, le plus souvent, les processus appliqués par l'industrie combinent plusieurs techniques, dites « opérations unitaires » : le chauffage, la réfrigération, le séchage. À ces traitements classiques s'ajoutent aussi des méthodes plus récentes comme la surgélation, la lyophilisation, l'ionisation, qui font appel à des procédés d'ordre physique. Enfin, l'utilisation de produits chimiques, qu'on appelle les additifs, est maintenant banale et généralisée à l'ensemble des industries alimentaires. Aujourd'hui, aucun aliment n'est exempt d'additifs, qu'il s'agisse de colorants, de conservateurs, d'arômes ou d'agents de texture.

Dates clés de l'agroalimentaire

DATES CLÉS DE L'AGRO-ALIMENTAIRE
1804J. A. Chaptal présente à l'Académie des sciences un Mémoiresur le sucre de betterave.
1810Nicolas Appert publie l'Art de conserver…
1822Dubrunfaut découvre l'hydrolyse de l'amidon par les enzymes du malt.
1860F. Carré crée le premier compresseur frigorifique à ammoniac.
1865Brevet sur la pasteurisation du vin, de L. Pasteur.
1869Brevet de fabrication de la margarine, de H. Mège-Mouriès.
1876Ch. Tellier effectue le transport frigorifique de la viande depuis l'Amérique du Sud.
1893Fabrication des boîtes de conserve étamées, par les Forges de Basse-Indre.
1893Création de l'École des industries agricoles.
1930Brevet de traitement des aliments par irradiation, de Wurst.
1948Première usine de café soluble en France.
1950Apparition du procédé de surgélation.
1964Brevet de fabrication du fromage par ultrafiltration, de Maubois, Mocquot, Vassal.
1974Introduction des automates programmables sur des chaînes agroalimentaires.
1980Procédé et appareils de cuisson Cryovac-Pralus pour la cuisine sous vide.
1988Légalisation des édulcorants intenses (saccharine, acesulfame, aspartame).

 

Code des principaux additifs alimentaires autorisés

CODE DES PRINCIPAUX ADDITIFS ALIMENTAIRES AUTORISÉS

Catégorie

Code

Nom

colorants

(De plus en plus de colorants sont produits par synthèse chimique, ils étaient autrefois d'origine naturelle.)
E 121orseille
E 140chlorophylles
E 150caramel ammoniacal
E 160caroténoïdes
E 162rouge de betterave
conservateurs
 
(Le rôle des conservateurs est d'empêcher le développement des micro-organismes.)
E 220anhydride sulfureux
E 222bisulfite de sodium
E 233acide formique
E 241nitrite de sodium
E 250nitrate de sodium
E 252acide acétique
E 270acide propionique
antioxydants naturelsE 300acide ascorbique ou vitamine C
E 306tocophérols (extraits naturels) ou vitamine E
E 330acide citrique (et ses sels)
antioxydants de synthèseE 307alpha-tocophérol de synthèse
E 312gallate de dodécyle
E 320BHA buthylhydroxyanisol
E 321BHT buthylhydroxitoluène
émulsifiants

(Les émulsifiants sont des stabilisateurs, épaississants, gélifiants, naturels ou de synthèse.)
E 400acide alginique
E 406agar-agar
E 407carraghénates
E 420sorbitol
E 440pectines

 

Traitement par la chaleur

Traditionnellement, dans les pays méditerranéens, les raisins, les figues, les dattes, les abricots sont séchés au soleil, ce qui permet une longue conservation et un transport lointain de ces produits. De même, le poisson pêché dans le fleuve Sénégal, qui constitue la base alimentaire protéique des populations de la région, est séché sur des claies pour fournir le « guedj ». L'utilisation de l'énergie solaire n'est pas réservée aux pays chauds : ainsi, la morue est toujours séchée à l'air libre en Islande et en Norvège.

Le séchage est pratiqué industriellement dans des enceintes où un courant d'air chaud est envoyé sur les produits à traiter : maïs dans son séchoir, saucissons dans leur étuve. Dans d'autres cas, le séchage s'effectue d'une manière continue dans un tunnel surchauffé à travers lequel se déplacent les denrées.

Le traitement par la chaleur aboutit souvent à combiner une opération de séchage avec une véritable cuisson, par exemple pour la biscuiterie, qui est, à cet égard, une grande consommatrice d'énergie. Une des fonctions essentielles du traitement par la chaleur est de permettre la conservation de produits enfermés dans des enceintes hermétiques.

L'industrie de la conserve, née des expériences de Nicolas Appert, au début du xixe s., et des confirmations scientifiques de Pasteur, repose sur des barèmes de stérilisation qui fournissent, pour une boîte remplie d'un produit donné, le temps pendant lequel cet ensemble doit être porté à une température qui détruit les micro-organismes, empêche l'évolution ultérieure de leurs spores tout en maintenant les qualités appétissantes et gustatives de l'aliment.

En dehors des conserves, beaucoup d'autres produits subissent des traitements à température élevée ; l'apparition d'emballages résistants en matière plastique a permis le traitement thermique et la conservation en longue durée du lait stérilisé et de beaucoup d'autres liquides : jus de fruits, soupes, compotes, café liquide, etc. La nouvelle industrie des plats cuisinés fait également appel à des traitements thermiques pour la cuisson, de plus en plus pratiquée sous vide, mais aussi pour la conservation de certains plats cuisinés en barquette plastique ayant subi une appertisation.

Dans une large mesure, les traitements des aliments par la chaleur étaient autrefois réalisés dans les familles au foyer. Aujourd'hui, la cuisine est en train de se transporter à l'usine, les plats préparés demandant un simple réchauffement à domicile.

Traitement par le froid

Si les traitements par la chaleur permettent de stabiliser un produit et de le conserver ultérieurement sans précautions particulières, les traitements par le froid ne sont pas limités dans le temps. Il existe une chaîne du froid dont les maillons sont l'usine, les véhicules de transport – camions ou wagons –, les hangars, chambres ou armoires, et chez le consommateur final le congélateur ou le réfrigérateur. La qualité du produit dépend en grande partie de la continuité de cette chaîne : toute élévation de température, par négligence ou par panne, entraîne une détérioration irréversible.

Les différents traitements par le froid se distinguent par le niveau de température qu'il faut atteindre : la réfrigération est un abaissement de température qui n'atteint pas zéro degré mais reste dans ce que les spécialistes nomment le froid positif, autour de 3 ou 4 °C. Pour la congélation, la température doit être plus basse : − 20 °C pour les glaces, − 18 °C pour les poissons et plats cuisinés, − 10 °C pour les viandes. La congélation peut s'obtenir par contact : congélateurs à plaques, à bandes ou rotatifs, ou par des systèmes à air forcé dans un tunnel de congélation, à bande transporteuse ou à lit fluidisé ; la congélation peut également s'obtenir soit par immersion soit par pulvérisation.

La surgélation ne se différencie de la congélation que par la rapidité du traitement, qui permet d'atteindre − 18 °C en franchissant vite la zone de cristallisation du produit, procédé qui maintient les qualités d'arôme, de couleur, de texture.

Pour la conservation d'un très grand nombre de denrées, le froid représente une méthode irremplaçable, qu'il s'agisse de fruits et légumes, de carcasses ou de morceaux de viandes, de poissons et de crustacés, de produits laitiers frais. Cela explique que les gros investissements que représentent les entrepôts frigorifiques soient souvent subventionnés par les pouvoirs publics.

La qualité de la chaîne du froid, dans un pays donné, est une composante particulièrement importante de la santé alimentaire des populations.

Les additifs

Les additifs sont des substances introduites au cours de la préparation des aliments pour améliorer les qualités organoleptiques ou faciliter la fabrication. Le sel est le plus ancien et chimiquement le plus simple des additifs. Il a été utilisé depuis la plus haute antiquité, en raison de son rôle bactériostatique, pour conserver des viandes, des poissons, des fromages.

D'autres produits sont utilisés depuis des siècles, comme le salpêtre (nitrate de sodium ou de potassium) ; oxydant énergique incorporé à la viande de porc, il contribue à la formation du pigment rose, stable, des salaisons. L'acide ascorbique, sous forme de sel de sodium, ou vitamine C, est également utilisé comme antioxydant en charcuterie et pour beaucoup d'autres produits : laits concentrés et en poudre, bières, sodas, etc. Parmi les glucides, le sucre, ou saccharose, le lactose, les amidons (malto-dextrines, glucose, amidons modifiés) sont très utilisés, au-delà de leur fonction sucrante, par exemple pour les crèmes glacées, afin d'éviter une cristallisation grossière ou encore pour exalter les arômes dans une sauce.

Les produits gélifiants sont le plus souvent des macromolécules de polysaccharides, les carraghénates, extraits d'algues, la caroube ou le ghar, issus de graines de légumineuses. Les arômes, naturels ou artificiels, les colorants, les exhausteurs de goût, comme le glutamate, très utilisé dans la cuisine chinoise, font partie des additifs classiques. Parmi les additifs autorisés en France, il faut signaler les édulcorants de synthèse, de type aspartame, qui ont l'avantage d'apporter un goût sucré sans les calories nutritionnelles correspondantes. Ces édulcorants ont permis de fabriquer et de mettre sur le marché une large gamme de produits allégés (« light » selon la terminologie des professionnels), en particulier dans le domaine des boissons gazeuses.

La législation des additifs est extrêmement rigoureuse en France, où a été adoptée une politique de liste positive : ne sont autorisés que les produits figurant explicitement sur cette liste et pour un usage précis. Au contraire, certains pays anglo-saxons ont adopté une position de liste négative, où figurent les produits interdits, ce qui permet une bien plus grande liberté. La conception française a été adoptée par les instances de la Communauté économique européenne, dont les directives jouent un rôle décisif dans ce domaine où s'affrontent conceptions scientifiques, arguments passionnels et intérêts financiers.

Les techniques de pointe

Dans les groupes agroalimentaires multinationaux, la recherche, portant à la fois sur des produits nouveaux et sur des technologies nouvelles, est très active. Dans les petites et moyennes entreprises, les plus nombreuses en France, la recherche est quasiment inexistante, ce qui n'empêche pas toutefois une certaine créativité liée à des transferts de technologies proposés par des fournisseurs de matériel ou par diverses sociétés de conseil.

Dans chaque branche industrielle, il existe des techniques avancées spécifiques comme, par exemple, la stimulation électrique des carcasses de bovins, qui accélère la transformation du muscle en viande. Cependant, on assiste, pour l'ensemble de l'industrie alimentaire, à l'introduction de nouvelles techniques qui portent sur l'automatisation des procédés et la gestion de la production (productique). Toutes les industries alimentaires, en général grosses consommatrices de main-d'œuvre, déploient des efforts d'investissements pour remplacer les fastidieuses tâches répétitives manuelles par des machines automatiques fonctionnant en continu. Les cadences des chaînes d'embouteillage d'eau minérale atteignent 35 000 bouteilles par heure. L'augmentation de la productivité pose d'ailleurs de délicats problèmes d'approvisionnement et de logistique.

Parmi les techniques qui ont soulevé beaucoup d'espoir, il faut citer la lyophilisation, consistant en une dessiccation par congélation brutale à basse température (−60 °C) suivie d'une évaporation sous vide qui, par sublimation, élimine l'eau contenue dans la substance tout en conservant l'arôme et la saveur. Utilisée largement pour le café depuis trente ans, la lyophilisation a été pratiquée pour des fruits rouges, des champignons, des crevettes, mais son développement a été freiné par l'accroissement du prix de l'énergie. Autre technique d'avenir, l'ultrafiltration utilise des membranes semi-perméables pour opérer un tamisage à basse énergie. L'ultrafiltration a connu un développement spectaculaire dans l'industrie fromagère. Certains estiment que, pratiquée à la ferme, elle permettrait d'éviter de collecter l'eau du lait.

L'ionisation, traitement par radiations provenant du cobalt 60 ou d'accélérateurs d'électrons, a été brevetée en France dès 1930 et utilisée pendant longtemps sur les seules pommes de terre pour éviter leur germination.

Les biotechnologies

Introduction

Les biotechnologies se définissent comme l'ensemble des techniques permettant de modifier les propriétés héréditaires des organismes vivants. Depuis la naissance de la génétique comme science, depuis les travaux de l'Autrichien Gregor Mendel sur les pois et de l'Américain T.H. Morgan sur la mouche drosophile, la sélection génétique est entrée dans une phase rationnelle qui a produit des résultats remarquables pour l'amélioration des plantes cultivées et des animaux domestiques.

Grâce aux progrès de la biologie moléculaire, il est possible d'agir directement sur les gènes qui, dans le noyau des cellules, transmettent l'hérédité. Le génie génétique, c'est-à-dire la manipulation des gènes, offre pour l'avenir des perspectives d'application dans tous les domaines du vivant : la médecine, la pharmacie, l'agriculture, l'élevage, les industries alimentaires seront bouleversés par les biotechnologies.

Les manipulations génétiques étant plus faciles à réaliser sur des micro-organismes, ce sont les traditionnelles industries de fermentation utilisant des levures qui bénéficient en premier des avancées biotechnologiques : la vinification, la brasserie, les industries laitières….

Parallèlement, de nouvelles productions synthétisées par des micro-organismes, des « microbes utiles », dans des bioréacteurs industriels permettent de fabriquer des arômes, des enzymes, des acides aminés, ou encore des vitamines… Une véritable industrie biotechnologique, déjà florissante au Japon, est en train d'apparaître en Europe.

Les fermentations

Depuis les travaux de Pasteur sur la fabrication de la bière et du vin, les fermentations, transformations biochimiques provoquées par des micro-organismes, sont soumises à l'analyse scientifique. Des progrès appréciables sont apparus à partir du moment où était reconnu le rôle des levures, ces micro-organismes unicellulaires, champignons primitifs, se nourrissant du sucre présent dans le malt ou dans le moût du raisin pour le transformer en gaz carbonique et en alcool. Obtenir une composition optimale des sucres fermentescibles, contrôler la température et la pression, s'assurer de la présence de levures sélectionnées ont été les principales améliorations apportées à la technologie des fermentations. Les brasseurs ont été les premiers à investir dans la recherche pour améliorer la qualité de la bière qu'ils produisaient. C'est ainsi que la notion de pH, essentielle pour l'évolution de la chimie, a été définie par S. Sørensen, en 1909, dans les laboratoires de la Société Carlsberg à Copenhague.

La grande majorité des bières fabriquées dans le monde est du type de fermentation basse (de 8 à 11 °C environ), celle-ci étant assurée par la levure Saccharomyces ovarum (lager yeast). Seuls le Royaume-Uni et quelques brasseurs isolés en Belgique ou en France pratiquent encore la fermentation haute (15 à 25 °C) avec la levure S. cerevisiae (ale yeast). Les progrès ont permis d'obtenir une bière aux qualités régulières en augmentant les volumes des cuves, la capacité moyenne étant de l'ordre de 5 000 hectolitres, avec une tendance au gigantisme (15 000 hectolitres). Malgré de nombreuses tentatives, les procédés de fermentation en continu n'ont pas pu être mis au point à l'échelle industrielle.

Pour ce qui concerne la vinification ou la fermentation panaire, les progrès ont été également importants, encore que, dans un cas comme dans l'autre, les structures professionnelles n'ont pas toujours permis la généralisation de toutes les techniques nouvelles adaptables aux petites entreprises.

Le domaine des fermentations s'est élargi à la production d'énergie par fabrication d'alcool-carburant à partir de produits sucrés ou amylacés : le Brésil a mené une politique volontariste, 10 tonnes de manioc fournissant 1 tonne d'alcool, pour créer de toutes pièces une industrie et un réseau de distribution d'alcool-carburant.

Compte tenu des enjeux économiques dans tous ces domaines, la tendance est d'assimiler complètement la biotechnologie à la science des fermentations.

Biomasse

Les espèces domestiquées par l'homme depuis cinq millénaires ou plus sont des animaux et des plantes supérieures. Les micro-organismes jouent certes un rôle important dans les sols cultivés ou dans le rumen des vaches laitières, mais ils ne sont pas directement exploités. De même, dans les fermentations, les levures servent d'intermédiaires indispensables, mais l'objectif n'est pas de fournir de la biomasse. Par contre, depuis les années 1950, on voit apparaître une véritable fabrication industrielle de biomasse qui a commencé justement avec les levures vivantes sélectionnées comme agents de fermentation. Dans un deuxième temps, la richesse des levures en protéines de haute valeur biologique et en vitamines du groupe B a conduit à les fabriquer à des fins alimentaires humaines ou animales, la production de levure-aliment s'effectuant sur différents supports biologiques comme le lactosérum, sous-produit de fromagerie, les mélasses, les liqueurs sulfitiques, résidus de la fabrication de pâtes à papier, ou les paraffines des hydrocarbures. Cependant la fabrication de « protéines de pétrole » s'est heurtée aux augmentations du prix du fioul.

L'exploitation des micro-organismes par voie industrielle s'est orientée vers des productions de molécules à haute valeur ajoutée, utilisées à des fins pharmaceutiques comme les antibiotiques. La fabrication d'antibiotiques s'effectue dans des fermenteurs industriels de 50 à 200 mètres cubes dont la régulation est entièrement automatisée. À cheval sur la pharmacie et l'alimentation, des vitamines, des acides aminés, des enzymes sont également fabriqués par voie microbiologique.

De nombreux travaux sont poursuivis pour fabriquer par voie microbiologique des additifs, qu'on sait obtenir par voie chimique, comme des arômes afin qu'ils bénéficient aux yeux des consommateurs de la précieuse appellation de « naturel » qu'accepte de leur conférer, aux États-Unis, la FDA (Food and Drug Administration). On voit ainsi apparaître de plus en plus d'usines où se fabriquent des produits biologiques, de la biomasse, alors que cette production était autrefois le privilège des agriculteurs.

Plantes et animaux transgéniques

Les études de biologie moléculaire ont porté, pendant des dizaines d'années, sur une bactérie intestinale de l'homme, Escherichia coli, qui est devenue l'organisme vivant le mieux connu. Le grand intérêt des micro-organismes, en dehors de leur facilité de culture, est leur rapidité de reproduction : une bactérie peut fournir dix millions de descendants en 24 h. Aussi les premières manipulations génétiques ont-elles porté sur des bactéries ou des levures, mais, très vite, l'objectif a été d'introduire une information génétique nouvelle non pas sur des micro-organismes mais sur des plantes ou des animaux supérieurs, et même des hommes. Ces opérations posent des problèmes d'ordre éthique d'autant plus redoutables qu'elles ne demandent pas d'équipements scientifiques très lourds mais surtout une grande habileté, de la part des expérimentateurs, pour prélever une fraction de gène d'un organisme donné, le greffer sur une autre espèce et obtenir ainsi un individu dit transgénique.

La première étape consiste à reconnaître les parties des gènes qui renferment, sous forme d'informations codées, les qualités que l'on veut transmettre. On réalise pour cela une véritable cartographie des gènes. La seconde opération, le séquençage, consiste à découper la fraction reconnue utile du gène. L'obtention de plantes ou d'animaux transgéniques peut s'effectuer par diverses méthodes dont la micro-manipulation est la plus fréquente. Des tentatives ont été menées par une voie mécanique qui consiste à bombarder les cellules à l'aide d'un microcanon avec des microparticules que l'on souhaite insérer ; ainsi est née la biologie balistique ou biolistique….

Les industries biotechnologiques

Si l'on englobe sous l'expression d'industries biotechnologiques toutes les industries qui font appel aux fermentations traditionnelles : la brasserie, la panification, la fromagerie, la vinification, on aboutit à des chiffres d'affaires impressionnants, et certains ont voulu démontrer ainsi que la biotechnologie était parmi les premières industries au Japon, aux États-Unis ou en France.

En réalité, c'est à la fin des années 1970, avec l'apparition des manipulations génétiques et la fabrication industrielle de l'interféron que la biotechnologie, en tant que science, a pris son essor et que des entreprises davantage liées à la recherche qu'à la production industrielle sont nées. Le phénomène est apparu sur la côte ouest des États-Unis où des chercheurs d'universités californiennes ont créé leurs propres entreprises avec quelques capitaux personnels et des appuis extérieurs sous forme de « joint-venture ». Parmi ces quelques dizaines d'entreprises, une moitié environ a obtenu des résultats scientifiques exploitables et sont devenues des entreprises florissantes, cotées en Bourse, mais dont l'activité demeure pour l'essentiel la recherche, leur revenu provenant des brevets et contrats passés avec de grandes sociétés pharmaceutiques, chimiques, agroalimentaires ou encore pétrolières qui, elles, ont maintenant une véritable activité de production biotechnologique. Avec un certain décalage dans le temps et à une moindre échelle, le phénomène s'est développé selon le même schéma dans les pays européens, et spécialement en France, où Elf Aquitaine a créé une société, Elf-Bio-Industrie, disposant à Labège, près de Toulouse, d'un très actif centre de recherche. On retrouve d'ailleurs des capitaux d'Elf Aquitaine liés à B.S.N., Moët-Hennessy, Paribas et A.G.F., au sein de Transgène, dont les laboratoires implantés à Strasbourg sont orientés vers le génie génétique. Il faut également signaler, dirigée plus spécialement vers les industries alimentaires, Transia, société lyonnaise filiale de l'Institut Mérieux.