Brevet FR2597498A1 — publié le 19871023

PROCEDE POUR LA RETENTION ET LE MAINTIEN DE L'ACTIVITE DE MICRO-ORGANISMES DANS DES STRUCTURES PORTEUSES DE LADITE ACTIVITE, STRUCTURES RESULTANTES ET LEURS APPLICATION'S ANALYTIQUES ET BIOTECHNOLOGIQUES Lapresente invention porte sur un procede pour la rétention et le maintien de l'activité de micro-organismes dans des structures porteuses de ladite activite, sur l'application de ce procédé pour effectuer des bioréactions d'intérêt industriel, ainsi qu'a des fins analytiques (electrodes microbiennes). La presente invention porte egalement sur les structures proprement dites portant 1 'activ-itê de micro-organismes, ainsi que sur les bioréacteurs et électrodes microbiennes incorporant ces structures porteuses. On entend ici par "micro-organismes", tous les microorganismes vivants, aussi bien procaryotes qu' eucaryotes, incluant notamment les bactéries. Dans la suite de la presente description, on utilise parfois aussi, dans la même signification, les termes "cellule" ou "cellulaire". Par ailleurs, on désigne par "bioréaction", l'ensemble des processus engendres par l'activité metabolique des microorganismes, et, notamment, des synthèses, dégradations, conversions, et autres. La rétention de l'activité cellulaire a l'interieur de systemes facilement manipulables, souhaitable parce qu'en particulier, elle suppri-me la contamination des produits, pose, en effet, problème dans les bioréa-cteurs classiques (cellules libres) ou dans les bioréacteurs à cellules immobilisées, pour le-squels i'immobilisation est non immuable lorsque la population cellulaire augmente. Lorsque les micro-organismes viables sont immobilisés dans un support permettant leur croissance, la population cellulaire interne augmente quand les micro-organismes sont mis en présence d'un substrat. On peut ainsi parvenir à un haut niveau d'activite enzymatique cellulaire ; en outre, il est bien établi que l'immobilisation assure une stabilisation dans le temps de l'activité cellulaire. Tel est le cas, par exemple, lorsque des micro-organismes sont piégés dans le reseau polymérique des polysaccharides d'origine naturelle ce protocole, très largement pratiqué et exploité, possède le double intérêt de la simplicité et de ne pas efltrainer de diminution- notable de la viabilite microbienne.Cependant, les gels polysaccharidiques résistent mal à l'expansion interne de la bio-masse qu'ils renferment, lorsque cette dernière est mise en presence d'un substrat. Des traitements chimiques, comme la réticulation de 1 'agar par un agent pontant (glutaraldéhyde) peuvent ameliorer la solidité du réseau polymérique, mais au détriment de l'activité cellulaire. Dans le cas où les micro-organismes sont piégés dans des polymères gélifiés, habituellement utilisés à ces fins, (polysaccharides, en particulier), la proliferation dans le gel, source de relargage des micro-organismes, doit être provenue par la rigidification dudit gel, sous l'action d'agents chimiques (exemple : agents pontants, comme le glutaraldéhyde), fortement inhibiteurs de l'activité cellulaire. En effet, cette activité, qui, comme indiqué ci-dessus, est produite par des organismes vivants, est très facilement perturbable, conduisant alors à de mauvais rendements de la bi oréaction. En conclusion, il convient donc de pouvoir retenir les micro-organismes au sein-d'une structure porteuse, sans relargage de ceux-ci dans le milieu contenant le substrat devant être métabolise, et, en même temps, sans diminution~ ou altération de l'activité cellulaire. Ce meme problème se pose pour les électrodes microbiennes, dont on rappellera le principe général On immobilise un film bioréactif (micro-organismes: au contact de la surface sensible d'une electrode et on mesure un signal engendré -par l'activité métabolique du film au contact d'un substrat ; l'intensité du signal est reliée à la concentration du substrat. Les électrodes microbiennes les mieux connues utilisent l'activité respiratoire des micro-organismes pour determiner la concentration de divers substrats spécifiques au métabolisme de l'espèce microbienne employée ; les réponses sont ampérométriques. D'autres électrodes font appel à une détection potentiometrique (mesure de la variation de pH, par exemple). Ainsi, S. Suzuki et I. Karube, dans "Immobilized Microbial Cells", K. Venkatsubramanian ed. , page 221, American Chemical Society, Washington, 1979, décrivent une électrode ampéromêtrique pour le glucose, les bactéries étant immobilisées dans une membrane de collagène. Un exemple d'electrode potentiométrique est donne par G.A. Rechnitz et al., Science, 199 (1978) 440 : dans cette electrode décrite pour la glutamine, les bactéries sont imm-obilisées entre une membrane de dialyse et une membrane gaz-perméable. On peut s'interroger sur la stabilité dans le temps de tels biofilms, cette stabilité étant une condition impérative pour réaliser des électrodes à réponses étalonnables. Dans la recherche d'une activite maximale des microorganismes, en particulier pour obtenir des rendements excellents des bioreactions, deux exigences contradictoires doivent être remplies : il est, en effet, souhaitable de confiner les micro-organismes pour éviter la contamination des substrats et produits, mais ce confinement exerce un effet defavorable sur les vitesses de réaction, qui sont limites par le transport des substrats et produits à travers la structure assurant le confinement. La presente invention permet datteindre cet objectif et propose, à cet effet, de disposer les micro-organismes dans une phase délimitée par au moins une membrane de nature et de porosité adéquates, pour être permeable à tous substrats et produits, liquides ou gazeux, consommés ou excret-es durant l'activité cellulaire, lesdits micro-organismes étant retenus par ladite (ou lesdites) membråne(s). On réalise ainsi un véritable filtre à microorganismes sans limiter l'activité de ceux-ci, car les membranes sont permeables aux substrats et aux produits Des dispositifs utilisant des membranes semi permeables, de porosité faible, ne conviendraient pas aux besoins de l'invention, car ces membranes limitent la capacité de passage des substrats. Selon l'invention, dans le cas où les micro-organismes sont.immobilisés par piégeage dans un gel, la prolifération cellulaire dans le gel, dont on a indiqué qu'elle était source de relargage des micro-organismes, se heurte à la barrière "mecanique" créée par la membrane, et il n'est nullement besoin de faire appel aux agents chimiques de rigidification du gel. La présente invention a donc d'abord pour objet un procédé pour la rétention et le maintien de l'activité de micro-organismes dans des structures porteuses de ladite activité, caractérisé par le fait qu'on réalise, de manière en soi connue, une phase contenant les micro-organismes et qu'on délimite ladite phase par au moins une paroi, ou zone de paroi, constituée par une membrane dont la porosité est juste suffisante pour retenir les micro-organismes, mais qui est permeable à tous substrats ou produits consommes ou excrétés durant l'activité desdits micro-organismes. La presente invention a également pour objet l'appli- cation du procede qui vient d'être defini, d'une part à la réalisation d'une bioreaction selon laquelle un substrat est métabolisé par une activité de micro-organismes portée par une structure avec laquelle ledit substrat est mis en contact, et d'autre part, à la-détermination de la concentration d'un substrat, suivant laquelle on met en présence une structure porteuse de micro-organismes, ledit substrat et une électrode de mesure, et on mesure un signal engendre par l'activité métabolique que ladite structure développe au contact dudit substrat, le signal mesuré étant exploité, pour en déduire, après étalonnage, la concentration dudit substrat. Selon l'invention, dans ces deux applications, on dispose le substrat - qui est soumis a la bioreaction, dans le premier cas (bioréacteurs) ou dont on recherche la concentration, dans le deuxième cas (electrodes microbiennes) - de l'autre côte d'au moins une paroi, ou zone de paroi, délimitant la phase contenant les micro-organismes, et constituée par une membrane dont la porosité est juste suffisante pour retenir les micro-organismes, mais qui est perméable à tous substrats ou produits consommés ou excrétés durant l'activité desdits micro-organismes. La présente invention a également pour objet une structure porteuse d'une activité de micro-organismes, destinée à etre mise en contact avec une phase véhiculant des substrats et produits mis en jeu durant l'activité-des micro-organismes, caractérisée par le fait que lesdits micro-organismes sont contenus dans une phase qui est délimitée par au moins une paroi, ou zone de paroi, qui sépare ladite phase de celle véhiculant lesdits substrats des produits, et qui est constituée par une membrane dont la porosité est juste suffisante pour retenir les micro-organismes, mais qui est perméable à tous substrats ou produits consommes ou excrétés durant l'activité desdits micro-organismes. Conformément à la présente invention, la membrane présentera, en règle générale, une porosite comprise entre 0,2 et 1 micromètre, les valeurs les plus fortes etant préférées, ce qui s'explique compte tenu du problème que résout la présente invention et qui a été exposé ci-dessus. Conformément' à un premier mode de réalisation de la structure selon l'invention, la membrane est une membrane souple, normalement perméable'aux substrats et produits précites et imperméable aux micro-organismes, notamment une membrane du type de celles utilisées pour les filtrations microbiennes. Conformément à un second mode de réalisation de la structure selon l'invention, la membrane est une membrane rigide, organique ou inorganique, rendue permeable aux substrats et produits précités, la porosité conférée par l'operation de perméabilisation étant trop faible pour permettre le passage des micro-organismes à travers ladite membrane. En particulier, une telle membrane peut être rendue perméable aux substrats et produits précités par bombardement d'ions lourds. On illustrera, dans ce qui suit, l'intérêt que peut -présenter l'utilisation, qui doit être considéré comme nouvelle, de membranes rigides, notamment dans les bioréacteurs. La phase contenant les micro-organismes de la structure selon la présente invention peut être une phase liquide, ou bien ce-peut être une phase solide ou-gelifiée, les micro-organismes étant immobilisés par piégeage au sein de ladite phase solide ou gsslifibe. On rappellera que cette dernière est exempte d'agents chimiques de rigidification. Toutes les géométries sont possibles pour les structures porteuses d'activité de micro-organismes selon la présente invention. On en décrira ci-apres plusieurs exemples, mais il convient de preciser qu'ils sont donnés a titre purement indicatif. Par ailleurs, dans le cas où l'activité des micro-organismes nécessite de l'énergie lumineuse, on choisira, comme matériau constituant la (ou les) armature(s) rigide(s) support(s) de membrane(s) et/ou la (ou les) membrane(s), un matériau transparent la lumière. La présente invention porte'également sur des bioréacteurs et des électrodes microbiennes équipes d'une structure porteuse d'activite de micro-organismes, telle que celle Qui vient d'tre-décrite. Dans les bioréacteurs, la structure porteuse d'activité de micro-organismes selon la présente invention pourra être constituee par une phase renfermant lesdits icro-organismes, libres ou immobilises au sein de cette phase, et confinés entre au moins une armature rigide et au soins une membrane souple ou rigide ; ou bien la structure porteuse de l'activité de micro-organismes pourra être constituée par une phase renfermant les micro-organismes, libres ou -immobilisés au sein de cette phase, et confinés entre au moins une membrane rigide. Il n'est donc plus besoin dans ce deuxième cas d'armature rigide. En particulier, dans le cas des bioréacteurs du type tubulaire, la phase renfermant les micro-organismes pourra être confinée entre deux membranes tubulaires coaxiales, ce mode de réalisation étant simple dans le cas où l'en utilise des membranes rigides. En outre, dans le cas de ces bioréacteurs tubulaires, lorsque les armatures et/ou les membranes sont réalisées en un matériau transparent à la lumière (activité de micro-organismes nécessitant de l'énergie lumineuse!, on pourra prévoir des fibres optiques traversant l'espace délimité par la membrane interne. En ce0 quoi concerne les électrodes microbiennes, on citera celles dans lesquelles la struc-ture porteuse de l'activité de micro-organi-smes est constituée par une phase gel renfermant les micro-organismes, avec laquelle l'électrode de mesure est directement en contact, et comporte une seule membrane qui se situe à l'interface de ladite phase gel et de la phase liquide contenant le substrat à analyser, à l'opposé de ladite électrode de mesure. Dans ce cas, la phase gel pourra renfermer en outre un agent indicateur reagissant à l'activité metabolique lors de la mise en contact du substrat avec l'électrode. On peut égaTement mentionner les électrodes microbiennes dans lesquelles la structure porteuse de l'activité de micro-organismes est constituée par une phase contenant les micro-organismes, confinée entre deux membranes, l'une, située à l'interface de ladite phase contenant les micro-organismes et une phase externe liquide contenant le substrat à analyser, et l'autre, situee à l'interface de ladite phase contenant les micro-organismes et une phase interne liquide avec laquelle l'électrode de mesure est en contact et qui renferme un agent indicateur tel que defini ci-dessus. Pour mieux faire comprendre l'objet de la presente invention, on decrira plus en détail ci-apres, à titre indicatif et non -limitatif, plusieurs modes de réalisation, en référence au dessin annexe. Sur ce dessin - les figures 1 à 5 représentent schématiquement, en coupe verticale pour les figures 1 a 3, et en perspective, pour les figures 4 et 5, cinq exemples donnés a titre purement illustratif de structures porteuses d'activite cellulaire selon l'invention, destinées a équiper des bioréacteurs, lesdites structures comportant au moins une membrane souple ; - la figure 6 est une vue schematique, en perspective, d'une structure selon l'invention destinée à equiper un bioréacteur tubulaire et comportant deux membranes rigides ; - la figure 7 represente schématiquement un montage expérimental destiné à mesurer l'activité portee par une structure selon l'invention ;; - les figures 8 et 9 représentent des courbes obtenues avec le montage experimental de la figure 4 ; et - les figures 10 et 11 sont des schémas d'électrodes bacteriennes, utilisant une structure porteuse d'activité de micro-organismes conforme à la présente invention. Sur la figure 1, on a designé par 1, dans son ensemble une structure porteuse d'activité de micro-organismes, qui comprend une membrane souple 2, et une armature rigide 3 constituée, d'une part, par une paroi de fond 4, disposée sensiblement parallèlement à la membrane 2, et, d'autre part, par deux parois latérales 5, 6, raccordees a la paroi de fond 4 et limitant une ouverture 7 obturée par ladite membrane 2. La phase 8, renfermant les cellules, libres ou immobilisées, par exemple dans un gel (polysaccharides!, est confinée entre l'armature rigide 3 et la membrane ? Sur la figure 2, on a représenté une structure 1 a constituee par la combinaison de deux structures du type de celle de la figure 1, le fond 4a étant commun. De la sorte, on 'multiplie par deux les surfaces d'échange. Sur la figure 3, on a représente une autre realisation de structure porteuse, celle-ci (lb) comportant une. armature rigide 3b constituée par deux parois 5h, 6D, disposees sensiblement perpendiculairement l'une é l'autre, une membrane souple 2b venant obturer l'ouverture z delimitée par la bordure libre de ces parois. Cette structure porteuse convient particulierement, lorsque le produit formb est gazeux, car on evite l'accumulation de gaz en partie haute (contre les parois 5 et 5a des variantes decrites 'p-récédemment) . Sur les figures 4 et 5, on a représenté des structures -lc-et ld, respectivement parallélépipedique et cylindrique, la première comportant des membranes souples 2c rigidifiées par une armature dont les éléments sont désignés par 3c, et la seconde comportant une membrane souple 2d rigidifiée par les cales circulaires 3d esPaCées. La surface d'échange des structures lc et id est excellente. Les structures ci-dessus sont facilement manipulables; en particulier, les structures 1, la, et lb, forment des barrettes aisement utilisables dans les bioréacteurs plans à circulation. De plus, dans le cas où les micro-organismes mis en oeuvre exercent une activite photosynthetique, par exemple, photoproduction d'hydrogene et d'ammoniac par des bactéries et micro-algues,la partie rigide de la structure est avantageusement réalisée en un matériau transparent à la lumiere, notamment en un matériau du type polyméthacrylate ou polycarbonate. Une structure le est egalement représentée, en position de travail, sur la-figure 7, où elle équipe une cellule de mesure 9 utilisée pour des tests d'activité respiratoire. Cette cellule 9 comporte une enceinte thermostatée 10, dans la paroi superieure de laquelle est disposée une électrode à p02 11, et qui renferme un milieu de culture 12, sature initialement en 02 dissous. Ce milieu 12 est susceptible d'être agité en 13. La structure le est rapportée sur la paroi latérale de ladite enceinte 10, laquelle comporte une ouverture 7e obturée par la membrane 2e. La paroi latérale 5e consiste en une cale'cylindrique dElimitant la phase 8e, avec la paroi de fond 4e. La structure le est maintenue contre l'enceinte 10, à l'aide de vis de serrage 14, traversant la paroi 4e et la cale Se . L'étanchéité entre la paroi 4e et la cale 5e est assurée par le joint torique 15, et ltetancheite entre la cale 5e et l'enceinte 10 est assurée par le joint torique 16. Dans ce cas, les micro-organismes sont des bactéries (Escherichia coli) qui sont immobilisées par piégeage dans un gel d'agar, coulé sous la forme d'une phase plane epaisse, cette phase etant constituée d'environ 4cm3 d'une solution de 0,21 g d'agar + 0,5 cm3 de milieu de culture + 0,7 cm3 de suspension bactérienne (9 x 109 bactéries), sa surface étant d'environ 3 cm2. Dans ce montage, la membrane souple 2e est une membrane de 0,22 micromètre en esters mixtes de cellulose. On mesure l'activité respiratoire de cette structure à l'aide de l'électrode à oxygène 11. L'index d'activite respiratoire mesure est le temps de consommation de l'oxygène dissous dans le milieu de culture, c'est-à-dire, le temps nécessaire à la disparition de cet oxygène dissous (figure 8!. Apres chaque mesure, la structure est mise au contact du milieu de culture sans glucose, pendant environ 12 heures. La figure 9 représente les variations de l'index d'activité respiratoire en fonction de l'-âge de la structure : on s'apercoit que l'activité augmente usqu'à- une valeur maximale, puis diminue pour se stabiliser à un niveau satisfaisant.Les présents inventeurs ont vérifie que cette activite stabilisée se maintient chez une structure bgee de 800 heures (correspondant à environ 400 heures de fonctionnement). La phase initiale d'augmentation de l'activité métabolique correspond à la multiplication des micro-orga-nismes dans la structure lorsque cette dernière est au contact de glucose. Lorsque la concentration bactçrienne dans le gel devient élevée, la vitesse de diffusion du substrat diminue, la diffusion du glucose limite alors l'activité de la structure, qui diminue. Le point essentiel de cette expérimentation est la mise en évidence d'une activité remanente correspondant à- un etat d'equilibre entre phénomènes contradictoires diffusion/croissance. A la fin de chaque essai respiratoire, on a mesure la densité optique du milieu de culture, afin de révéler la presence éventuelle de m-icro-organismes qui se seraient echappés de la structure : dans tous les cas, la densite optique était la même qu'initialement, alors que des essais effectués sur une membrane d'agar, non limitée par une membrane souple du type de la membrane 2e, ont témoigne d'un relargage important de cellules dans le milieu. Sur la figure 6, est représentée une structure 1f constituée par deux membranes 2f, 2'f, cylindriques et coaxiales. On constitue ainsi un piège tubulaire pour une phase 8f renfermant des micro-organismes. L'originalite de cette structure 1f est que les membranes 2f, 2'f sont des membranes rigides que l'on a perméabilisées aux substrats et produits, en leur conférant toutefois une porosité trop faible pour permettre le passage des cellules. Une telle permeabilisation -peut être réalisée par tous moyens. De façon générale, pour augmenter la surface d'échange, la perméabilisation peut être effectué sur l'ensemble de la structure. Celle-ci est particulierement bien adaptee pour être utilise dans un bioréacteur tubulaire. Sur cette figure 6, on a note par les flèches respectivement F et F', les sens de circulation possibles respectivement externe et interne du substrat. On pourrait, de la même facon, créer toute autre configuration, par exemple parallélépipédique, en appliquant le même principe. Par ailleurs, également d'une manière générale, dans la cas où l'activité des micro-organismes necessite de l'énergie lumineuse (métabolisme photosynthetique), les materiaux utilisés pour les armatures et/ou les membranes, seront transparents a la lumiere. Dans le cas d'un réacteur tubulaire, le rendement maximum sera obtenu en éclairant simultanément l'extérieur et l'intérieur (axe central) de ce rédacteur. Dans le cas du mode de réalisation de la figure 6, un procédé particulièrement élégant d'éclairage de la structure 1f consistera à introduire dans l'espace cylindrique délimité par la membrane intérieure 2f, des fibres optiques, de fafon restituer la lumière sur toute la longueur de la structure, la source lumineuse pouvant alors être naturelle (cas pratique des biophotoreacteurs). Sur la figure 10, on a représente une électrode bactérienne ou bio-capteur, de forme compacte utilisant une structure 1g selon l'invention porteuse de micro-organismes. Dans cet exemple, la phase 8g est un gel contenant des bacteries et de l'acide lipoique (agent indicateur). La membrane microporeuse 2g se situe à l'interface du gel et de la phase liquide contenant un substrat du métabolisme bacterien. Lorsque l'électrode bactérienne est mise en contact avec un substrat, les micro-organismes immobilisés reduisent l'acide lipoique, dont la forme réduite est detectee par l'électrode d'or 17 qui voit son potentiel, par rapport à une référence, baisser sensiblement.Ce signal potentiometrique est exploitable (temps necessaire a l'apparition d'un signal donné ou intensité du signal! pour détèrminer, après étalonnage, la concentration du substrat de l'échantillon liquide. Avec cette structure, la réponse est plus fiable et plus rapide que si l'acide lipolque était en milieu liquide. On peut particuiièrement concevoir tout autre type d'électrode microbienne exploitant les structures porteuses de micro-organismes, comme, par exemple, des électrodes bases sur des mesures de consommation d'oxygEne par les micro-organismes immobilises. La phase situe entre l'électrode et la membrane micro-poreuse peut être liquide, ou bien solide (selon l'exemple qui vient d'être décrit). Dans le cas où cette phase interne est liquide, la structure porteuse doit cependant comporter deux membranes séparant la phase solide (active) des phases liquides interne (vers l'électrode) et externe (assurant l'interface avec l'échantillon liquide contenant le substrat). On a representé, sur la figure 11, une structure d'electrode microbienne comportant ainsi' comme structure porteuse lh,une phase active 8h refermant les bactéries, confine entre deux membranes 2h (électrode : 17 ; phase interne : 18 ; phase externe : 19). On peut au-ssi utiliser une telle structure dans une electrode potentiométrique mesurant la réduction de l'acide lipoique par la structure lh, lorsque cette dernière est mise en présence d'un substrat. Le principe de fonctionnement est le meme que lorsque la phase active gelifiee est en contact direct avec I'électrode (figure 10). On peut également utiliser ces structures 2g ou 2h par exemple dans des électrodes ampérométriques basées sur la consommation d'oxygene. REVENDICATIONS 1. - Procédé pour la rétention et le maintien de l'activité de micro-organismes dans des structures porteuses de ladite activité, caractérisé par le fait qu'on réalise, de manière en soi connue, une phase (8 à 8h) contenant les micro-organ-ismes et qu'on delimite ladite phase (8 à 8h) par au moins une paroi, ou zone de paroi, constituée par une membrane (2 à 2h) dont la porosit est juste suffisante pour retenir les micro-organismes, mais qui est perméable à tous substrats ou produits consommes ou excretes durant l'activité desdits micro-organismes. 2. -- Application du procede tel que défini à la revendication 1, à la realisation d'une bio-rSaction, selon laquelle un substrat est metabolisé par une activité de micro-organismes portee par une structure avec laquelle ledit substrat est mis en contact, caractérisée par le fait qu'on dispose le substrat, qui est soumis à la bioréaction, de l'autre côté d'au moins une paroi, ou zone de paroi, délimitant la phase (8 à 8h) contenant les micro-organismes, et constituée par une membrane (2 à 2h) dont la porosité est juste suffisante pour retenir les micro-organismes, mais qui est perméable a tous substrats ou produits consommes ou excrétés durant l'activité desdits 'micro-organismes. 3. - Application du procédé-tel que défini à la revendication 1, à la détermination de la concentration d'un substrat, suivant laquelle on met en présence une structure porteuse de micro-organismes, ledit substrat et une électrode de mesure, et on mesure un signal engendré par l'activité métabolique que ladite structure developpe au contact dudit substrat, le signal mesuré étant exploite, pour en déduire, après etalonnage, la concentration dudit substrat, caractérisée par le fait qu'on dispose le substrat., dont on recherche la concentration, de l'autre cité d'au moins une paroi, ou zone de paroi, délimitant la phase (8 a 8h) contenant les micro-organismes, et constituée par une membrane (2 à 2h) dont la porosité est juste suffisante pour retenir les micro-organi-smes, mais qui est permeable à tous substrats ou produits consommes ou excretes durant l'activité desdits micro-organismes. 4, - Structure porteuse d'une activite de micro-organismes, destinée à être mise en contact avec une phase véhiculant des substrats et produits mis en eu durant l'activité des micro-organismes, caractérisée par le fait que lesdits micro-organismes sont contenus dans une phase (8 8. 8h) qui est délimitée par au moins une paroi, ou zone de paroi, qui sépare ladite phase de celle véhiculant lesdits substrats et produits, et qui est constituée par une membrane (2 à 2h) dont la porosité est juste suffisante pour retenir les micro-organismes, mais qui est perdable à tous substrats ou produits consommes ou excrétés durant l'acti- vit desdits micro-organismes. 5. - Structure selon la revendication 4, caractérisée par le fait que la membrane (2 à 2h) présente une porosité comprise entre 0,2 et 1 micromètre. 6. - Structure selon l'une des revendications 4 et 5, caractérisée par le fait que la membrane est une membrane souple, normalement perméable aux substrats et produits, et impermeable aux micro-organismes, notamment du type de celles utilisées pour les filtrations microbiennes. 7. - Structure selon l'une des revendications 4 et 5 caracterisee par le fait que la membrane est une membrane rigide, organique ou inorganique, rendue perdable aux substrats et produits, la porosite conféree par l'opération de permeabilisation etant trop faible pour permettre le passage des micro-organismes à travers la membrane. 8. - Structure selon la revendication 7, caractérisée par le fait que la membrane a été rendue permeable aux substrats et produits par bombardement d'ions lourds. 9. - Structure selon l'une des revendication 4 à 8, caractérisée par le fait que la phase contenant les micro-organismes est une phase liquide. 10. - Structure selon l'une des revendications 4 à 8, caractérisée par le fait que la phase contenant les micro-organismes est une phase solide ou qélifiee, les micro-organismes étant immobilisés par piégeage au sein de ladite phase solide ou gélifiée. 11. - Structure selon l'une des revendications 4 à 10, utilisable dans le cas où l'activité des micro-organismes nécessite de l'énergie lumineuse, caractérisée par le fait que je matériau utilisé pour constituer la (ou les) armature(s) rigide(s) support(s) de membrane(s) et/ou la (ou les) membrane(s) (2 à 2h) est un matériau transparent à la lumiere. 12. - Bioreacteur, caractérisé par le fait qu'il est equipé d'une structure porteuse d'activité de micro-organis mes, telle que définie à l'une des revendications 4 à 11. 13. - Bioréacteur selon la revendication 12, caracté risé par le fait que la structure porteuse d'activité de micro-organismes est constituee par une phase renfermant les micro-organismes, libres ou immobilisés au sein de cette phase, et confinee entre au moins une armature rigide et au moins une membrane souple ou rigide. 14. - Bioréacteur selon la revendication 12, caractérisé par le fait que la structure porteuse d'activité de micro-organismes est constituée par une phase renfermant les micro-organismes, libres ou immobilisés au sein de cette phase, et confinée entre au moins une membrane rigide. 15. - Bioréacteur selon l'une des revendications 13 et 14, du type bioréacteur tubulaire, caractérisé par le fait que la phase renfermant les micro-organismes est confinée entre deux membranes tubulaires coaxiales. 16. - Bioreacteur selon la revendication 15, dans lequel les armatures et/ou les membranes sont ralisées en un matériau transparent à la lumière, caractérisé par le fait -qu'il est dote de fibres optiques traversant l'espace, délimite par la membrane interne. r- 17. - Electrode microbienne, caractérisée par le fait qu'elle est équipée d'une structure porteuse d'activité de micro-organismes, telle que définie à l'une des revendications 4 à 11. 18. - Electrode microbienne selon la revendication 17, dans laquelle la structure (1g) porteuse de l'activité de micro-organismes est constituée par une-phase gel (8g) renfermant l-es micro-organismes avec laquelle l'électrode de mesure (17) est directement en contact,-et comporte une seule membrane (2g) qui se situe à l'interface de ladite phase gel (8g) et de la phase liquide contenant le substrat à analyser, à l'opposé de ladite électrode de mesure (17). 19. - Electrode-microbienne selon la revendication 18, caractérisée par le fait que la phase gel (8g) renferme en outre, un agent indicateur reagissant à l'activité metabolique lors de la mise en co-ntact du substrat avec l'électrode (17). 20. - Electrode microbienne selon la revendication 17, dans laquelle la structure (lh) porteuse de l'activité de micro-organismes est constituée par une phase (8h) contenant les micro-organismes confinée entre deux membranes (2h), l'une, située à l'interface de ladite phase (8h! contenant les micro-organismes et une phase externe liquide (19) contenant le substrat à analyser, et l'autre située à l'interface de ladite-phase (8h) contenant les micro-organismes et une phase interne liquide (18) avec laquelle 'électrode de mesure (17) est eÀ contact et qui renferme un agent indicateur tel que defini à la revendication 19