Thèse en cotutelle : Université Laval, Québec, Canada et Université de Lille, Lille, France. / La nisine, une bactériocine produite par les bactéries lactiques du genre *Lactococcus* présente des propriétés physico-chimiques d'intérêt tel qu'une thermorésistance ainsi qu'une activité antimicrobienne contre certaines souches pathogènes alimentaires. Elle est actuellement la seule bactériocine reconnue comme GRAS (Generally Recognized As Safe) par la FDA (U.S. Food and Drug Administration) et donc la seule bactériocine pouvant être utilisée comme conservateur naturel en agroalimentaire. La nisine représente donc une alternative d'intérêt à l'utilisation de conservateurs chimiques. Cependant, la nisine est actuellement sous-exploitée du fait de problèmes liés à sa production et sa purification à grande échelle. En effet, les bactéries lactiques nécessitant des milieux riches et complexes rendent la production par fermentation coûteuse et peu rentable. De même, sa purification à l'échelle industrielle ne se fait actuellement que par des procédés à faible rendement tels que le foisonnement ou la précipitation aux sels couplés à des techniques chromatographiques. Dans le cadre de cette thèse, nous nous sommes donc d'abord intéressés à la recherche de co-produits pour la fermentation de *Lactococcus lactis* en tant qu'alternative à l'utilisation des milieux riches comme le MRS. Le lactosérum est actuellement le principal co-produit usuellement employé. La recherche de co-produits de grade alimentaire pour la production efficace et à faibles coûts de la nisine par fermentation pourrait répondre au problème actuel de rendement de la production. Différents hydrolysats de protéines issus de co-produits végétaux et de poissons ont été testés dans la production de la biomasse bactérienne et de la nisine à l'aide de deux souches productrices afin d'optimiser la production de nisine. Ces résultats ont permis de montrer une meilleure production avec la souche *L.lactis* UL719 en comparaison avec une souche commerciale. Ils ont aussi permis de montrer l'efficacité de certaines sources de peptones végétales et d'une peptone de poisson dans la production de nisine en comparaison avec le lactosérum et le milieu MRS. Durant ce travail, des alternatives à la purification de la nisine ont aussi été étudiées. Pour cela, des procédés d'électrodialyse (ED) et d'ultrafiltration (UF) ont été appliqués à la purification de la nisine. Une première étude de la purification par électrodialyse, non reportée dans la littérature pour la purification de la nisine, a été mise en place pour la purification d'une solution commerciale, mettant en évidence des phénomènes d'interaction de la nisine avec les membranes échangeuse d'ions. L'application de l'ED pour la purification de la nisine a aussi été mise en place sur le traitement d'un surnageant de culture complexe produit des suites des études de la production. L'utilisation du procédé d'ultrafiltration a aussi été étudiée pour la purification de la nisine à partir d'un surnagent de culture complexe, mettant en parallèle les résultats issus des deux types de procédés membranaires. Ces études ont donc permis de démontrer l'efficacité de l'UF et de l'ED dans la purification de la nisine, l'ED qui de plus pourrait s'inscrire dans une démarche écocirculaire, de la production de la nisine à l'aide de co-produits, à sa purification par le traitement des effluents salins issus de la précipitation aux sels de la nisine lors de sa purification. / Nisin, a bacteriocin produced by lactic acid bacteria (LAB) presents physicochemical properties such as thermal resistance and antimicrobial activity against food pathogens bacteria. Nisin is actually the only bacteriocin labelled as Generally Recognized As Safe (GRAS) by the U.S Food and Drug Administration (FDA) and is thus the only bacteriocin used as a natural preservative in the food industry, making it an interesting alternative to the use of chemical preservatives. However, its uses are hampered at industrial scale due to low yields and high costs linked to its production using commercial broths. Moreover, its purification implies several separation techniques characterised with low yields such as salting out and chromatographic techniques making nisin further less competitive on the food preservatives market. In this case, we investigated in this work the use of food grade by-products from the food industry in place of expensive commercial broths. Several by-products composed of vegetal and fish peptones were tested for the production of nisin alongside whey permeate since whey is commonly employed for production of nisin and several bacteriocins. Therefore, we tested and compared different vegetal and fish proteins hydrolyzates regarding biomass production and nisin yields. Moreover, two different strains of *Lactococcus lactis* were tested in order to optimize nisin production. Results showed a greater nisin production using *L.lactis* UL 719 strain when compared to a commercial strain. Results also showed the efficiency of some vegetal and one fish by-product as broth for the production of nisin when compared to whey medium and commercial broth MRS. During this work, we also investigated alternatives for nisin purification. Ultrafiltration (UF) and electrodialysis (ED) were studied for nisin purification since no literature reported such application of ED and UF for nisin purification. ED was applied to the purification of nisin from a commercial solution and from a nisin cell-free supernatant produced with whey permeate. UF was applied to the purification of nisin from a cell-free supernatant. This enabled to assessed UF and ED, and compare two different membranes techniques, for this application. During this work, phenomenon of nisin interactions with ion exchange membranes, never reported in the literature, were proposed and enabled ED nisin purification with a purification factor comparable to those obtained with the conventional methods actually used. Moreover, an eco-circularity framework was proposed for nisin purification with ED coupled with salts precipitation, from nisin production using by-products, to its purification with ED and recycling of salts.