Faits: A. A.a A._ (ci-après: la Fondation A._), en tant que bailleresse, et Y._, comme locataire, sont liés par un contrat de bail du 23 septembre 1996, conclu initialement pour une période de cinq ans, et prolongé par avenant jusqu'au 31 octobre 2007. Le contrat, qui prévoit ensuite un renouvellement tacite d'année en année, porte sur une arcade commerciale de 106 m2, un entrepôt de 55 m2 et quatre places de parking, situés rue ... à Genève. En dernier lieu, le loyer mensuel pour l'ensemble des objets a été fixé à 4'650 fr., charges comprises. Y._ a exploité, dans les locaux loués, le café-restaurant V._, avec un fonds de commerce acquis pour 400'000 fr. auprès d'une tierce personne. Le 26 mars 2002, Y._ a créé la société Z._ SA qui a repris l'entreprise qu'il exploitait jusqu'alors en raison individuelle, en particulier le fonds de commerce du restaurant V._. A.b Par contrat du 30 juin 2005, Z._ SA et Y._ ont remis en gérance à X._ le fonds de commerce à l'enseigne V._, l'arcade commerciale, l'entrepôt et deux places de parking. Le contrat a été conclu pour une durée de cinq ans du 1er juillet 2005 au 30 juin 2010, renouvelable tacitement de deux ans en deux ans. Le montant de la gérance a été fixé à 17'000 fr. par mois. Selon l'art. V al. 3 du contrat de "gérance libre", le gérant s'engageait à maintenir le chiffre d'affaires mensuel à un minimum de 90'000 fr. Si ce chiffre d'affaires n'était pas atteint durant trois mois d'affilée, le contrat pouvait être dénoncé par le bailleur, moyennant un délai de résiliation de trois mois signifié par lettre recommandée. Le gérant s'engageait également à communiquer ces chiffres chaque mois au bailleur et à faire tenir sa comptabilité, à la requête du bailleur, auprès de la fiduciaire W._ SA. Dans un avenant du 7 décembre 2005, il a été précisé que le montant de 17'000 fr. se décomposait comme suit: 5'000 fr. de location, 4'500 fr. de mise à disposition des installations fixes, 3'500 fr. de mise à disposition des installations mobiles et 4'000 fr. de goodwill. A.c Le 6 mars 2007, la Fondation A._ a résilié le bail principal (la liant à Y._), pour le 31 octobre 2007. Le 8 juin 2007, après des pourparlers entre les parties, de nouveaux baux portant sur les mêmes objets ont été conclus. Le nouveau loyer de l'arcade commercial, a été porté à 5'360 fr. par mois, charges comprises, et le loyer des parkings à 160 fr. par mois, par unité. Par requête du 29 août 2007, Y._ a contesté le loyer initial; il a finalement renoncé à sa contestation le 26 mars 2009. Par lettre recommandée du 10 avril 2008, le mandataire de la Fondation A._, après un échange de courriers, a pris acte du fait que Y._ n'avait pas sollicité l'autorisation de sous-louer, que la Fondation n'avait jamais donné son accord et que les conditions de la sous-location étaient abusives; par avis officiels de résiliation, elle a déclaré résilier tous les baux conclus le 8 juin 2007. Y._ a ouvert action en contestation de ces congés à l'encontre de la Fondation A._. Le litige est toujours pendant. A.d Par courrier recommandé du 9 janvier 2009, Z._ SA a attiré l'attention de X._ sur le fait que le chiffre d'affaires, hors taxe, qu'il avait réalisé pour les mois de mars à novembre 2008 n'atteignait pas le seuil minimal requis par l'art. V du contrat de gérance, les recettes se situant entre un plancher de 67'603 fr. en avril 2008 et un maximum de 86'826 fr. en mars 2008 (la moyenne de la période se situant à 80'180 fr. par mois). Z._ SA a constaté que la situation ne s'était guère améliorée depuis son précédent courrier d'avertissement du 2 avril 2008 (mentionnant des chiffres d'affaires de l'ordre de 71'000 fr. en octobre et novembre 2007, de 47'000 fr. en décembre 2007 et de 71'000 fr. en janvier et février 2008), ce qui était préoccupant. Elle pria donc instamment X._ de faire le nécessaire pour remédier sans délai à cet état de choses afin de respecter son engagement; à défaut, elle l'avisa qu'elle devrait appliquer les dispositions du contrat prévues dans ce cas. Selon les constatations cantonales, le chiffre d'affaires de X._ s'est élevé à 83'778 fr. en janvier 2009 et à quelque 43'000 fr. en février 2009. Par avis du 19 mars 2009, Z._ SA et Y._ ont résilié le contrat de gérance, pour l'ensemble des objets, avec effet au 30 juin 2009 en raison de l'insuffisance du chiffre d'affaires au regard de l'art. V du contrat. Sur le même avis, il était encore mentionné que si la résiliation anticipée devait être contestée avec succès, les bailleurs notifiaient d'ores et déjà simultanément la résiliation pour l'échéance prévue par le contrat au 30 juin 2010, car ils entendaient exploiter eux-mêmes leur fonds de commerce, ce qu'ils feraient aussi en cas d'admission de la résiliation anticipée. B. Par requête du 8 avril 2009, X._ a contesté la résiliation de son contrat et sollicité une pleine prolongation de bail. Par décision du 7 décembre 2009, la Commission de conciliation en matière de baux et loyers a reconnu la validité du congé notifié le 19 mars 2009 avec effet au 30 juin 2010, et a refusé toute prolongation de bail. La commission ne s'est toutefois pas formellement prononcée sur la validité du congé anticipé. Sur requête de X._, le Tribunal des baux et loyers, par jugement du 3 février 2011, a déclaré inefficaces "les congés donnés le 19 mars 2009 pour le 30 juin 2010", méconnaissant que la résiliation donnée pour insuffisance du chiffre d'affaires était un congé anticipé. Sur appel de Z._ SA et Y._, la Chambre des baux et loyers de la Cour de justice du canton de Genève, par arrêt du 19 septembre 2011, a annulé le jugement attaqué, constaté la validité du congé anticipé notifié le 19 mars 2009, avec effet au 30 juin 2009, et débouté X._ de ses conclusions tendant à l'octroi d'une prolongation de bail. S'agissant des conclusions nouvelles formulées par les appelants et tendant au prononcé de l'évacuation de X._, la cour cantonale les a déclarées irrecevables. En substance, l'autorité précédente, après avoir qualifié le contrat de "gérance libre" de bail à ferme non agricole, a retenu que le fermier n'a pas atteint, entre mars et novembre 2008, le chiffre d'affaires prévus à l'art. V du contrat, que le bailleur lui a notifié une protestation écrite, que le fermier n'est pas parvenu à remédier à la situation entre janvier et février 2009 et qu'il en découle que le congé notifié sur formule officielle le 19 mars 2009 était efficace. Examinant globalement les deux résiliations notifiées au fermier, la cour cantonale a ensuite considéré que ni le congé anticipé, ni le congé ordinaire n'étaient abusifs. Statuant sur la demande de prolongation de bail, l'autorité précédente a rejeté celle-ci, rappelant qu'aucune prolongation ne peut être octroyée lorsque le congé est donné pour violation grave du devoir de diligence du locataire. C. Le fermier exerce un recours en matière civile au Tribunal fédéral contre l'arrêt cantonal du 19 septembre 2011. Sous suite de frais et dépens, il conclut, principalement, à son annulation et à ce que la cour cantonale constate l'inefficacité de la résiliation de bail notifiée pour le 30 juin 2009 et annule la résiliation notifiée pour le 30 juin 2010; subsidiairement, il conclut au renvoi de la cause à l'autorité cantonale pour complément d'instruction et, très subsidiairement, à ce qu'une prolongation de bail de six ans lui soit accordée. Le recourant invoque une violation de l'interdiction de l'arbitraire dans l'établissement des faits et l'appréciation des preuves (art. 9 Cst.), un déni de justice formel (art. 29 al. 2 Cst.), la transgression des art. 271, 272, 274d al. 3 et 285 al. 1 CO, la violation de l'art. 8 CC, ainsi que l'application arbitraire de l'art. 211 de la loi de procédure civile genevoise (LPC; RS/GE 3 05). Les intimés concluent au rejet du recours, sous suite de frais et dépens.