Assas Recherche | Effets des conditions de culture en milieu minéral sur la croissance de Priestia megaterium DSM 509 : étude comparative de stratégies de production à haute densité cellulaire

Effets des conditions de culture en milieu minéral sur la croissance de Priestia megaterium DSM 509 : étude comparative de stratégies de production à haute densité cellulaire (Document en Français)

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Modalités de diffusion de la thèse :

Thèse soumise à l'embargo de l'auteur jusqu'au 23/09/2024 (communication intranet).

Informations sur les contributeurs

Auteur : Coltin Jean

Coltin, Jean

Nom

Coltin

Prénom

Jean

Nationalité

Français

Date de soutenance : 23-09-2022

Directeur(s) de thèse : Mosrati Ridha

Mosrati, Ridha

Nom

Mosrati

Prénom

Ridha

Etablissement de soutenance : Normandie

Normandie

Nom

Normandie

Laboratoire : Aliments bioprocédés toxicologie environnements (Caen ; 2012-....)

Aliments bioprocédés toxicologie environnements (Caen ; 2012-....)

Nom

Aliments bioprocédés toxicologie environnements (Caen ; 2012-....)

Ecole doctorale : École doctorale Normande de biologie intégrative, santé, environnement (Mont-Saint-Aignan, Seine-Maritime)

École doctorale Normande de biologie intégrative, santé, environnement (Mont-Saint-Aignan, Seine-Maritime)

Nom

École doctorale Normande de biologie intégrative, santé, environnement (Mont-Saint-Aignan, Seine-Maritime)

Informations générales

Discipline : Sciences agronomiques, biotechnologies agro-alimentaires
Classification : Agronomie, agriculture et médecine vétérinaire

Mots-clés libres : Culture fed-batch, Hautes densités cellulaires, Sporulation, Transfert de l'oxygène
Mots-clés :

Éléments traces
Bactéries Gram positives
Bactéries sporulantes
Bioréacteurs

Résumé : Priestia megaterium est une bactérie capable de produire de nombreuses molécules d'intérêt dont les Poly(3-HydroxyAlcanoate). P. megaterium DSM 509, décrite pour ses capacités à produire des PHA, a été utilisée dans ce travail comme modèle bactérien. D'une manière générale, l'amélioration des performances des procédés microbiens nécessitent une double optimisation : celle de l'état physiologique des cellules produites et celle de leur concentration. Par conséquent, l’obtention de hautes densités cellulaires (HDC) est un point clé à maitriser. Pour cela, le milieu de culture doit contenir en quantités adéquates l’ensemble des substrats et minéraux nécessaires à la croissance. De plus, les bactéries aérobies strictes, comme P. megaterium DSM 509, utilisent l’oxygène pour produire l'énergie nécessaire à leur développement. Ce gaz très faiblement soluble dans les milieux de culture, il doit y être transféré efficacement pour prévenir toute limitation par ce dernier. Ce travail s'est d'abord focalisé sur la formulation d'un milieu minéral dont la composition devra permettre d'atteindre des HDC. Pour cela, des milieux issus de la littérature ont été testés en Erlenmeyer. Le milieu qui a montré la densité cellulaire la plus élevée a été utilisé en fermenteur, ce test a révélé des carences en éléments traces. Des cultures ciblées, effectuées en fermenteur, ont permis de quantifier les besoins de la bactérie en minéraux et in fine, la formulation d'un milieu minéral pour atteindre 60 g L-1 de biomasse. Du fait de l'augmentation des densités cellulaires, les flux de consommation des substrats s'intensifient, il y a alors risque de limitation en oxygène ou en glucose. La relation entre la consommation de ces deux substrats a été étudiée. Il a été montré que si les besoins en oxygène deviennent supérieurs aux capacités de transfert alors une partie du flux de carbone absorbé est détourné vers la production d’acides, l'acide lactique principalement. D'autre part, lorsque le glucose devient limitant, P. megaterium DSM 509 s’engage dans un processus de sporulation et la croissance cellulaire s’arrête. Afin d’éviter ces phénomènes, plusieurs stratégies de conduite de cultures fed-batch ont été testées. Le meilleur résultat, 65,4 g L-1 de biomasse, a été obtenu en baissant la température de la culture de 30 °C à 19,3 °C sous aération par de l'air enrichi à 50 % d'oxygène. Dans ces conditions, aucune spore n’a été observée, une faible production d’acides est apparue tout à la fin de la culture.

Informations techniques

Type de contenu : Text
Format : PDF

Informations complémentaires

Entrepôt d'origine :

STAR : dépôt national des thèses électroniques françaises

Identifiant : 2022NORMC239
Type de ressource : Thèse