Effet du co-métabolisme glycérol / acide octanoïque et du ratio carbone / azote sur la biosynthèse des mcl-polyhydroxyalcanoates chez Pseudomonas putida mt-2

par Paul Fontaine

Thèse de doctorat en Biotechnologie agro-alimentaire

Sous la direction de Rhida Mosrati.


  • Résumé

    Les polyhydroxyalcanoates (PHA) sont des bioplastiques qui peuvent être produits par voie microbienne à partir de ressources renouvelables. La matière grasse hydrolysée et ses co-produits constituent des substrats de choix, valorisables en PHA. Ce travail porte sur la co-assimilation du glycérol et de l’acide octanoïque, comme modèle d'hydrolysat, par Pseudomonas putida pour la production de mcl-PHA. Des cultures en Erlenmeyer, en présence puis absence d’azote, montrent que les 2 substrats peuvent être co-assimilés mais que le glycérol favorise la croissance alors que l'acide octanoïque est dirigé préférentiellement vers la synthèse des mcl-PHA. Sur acides gras à longue chaine (C16 à C18:3), en présence ou absence d’azote, les mcl-PHA produits comportent des monomères particuliers, mono- di- et tri-insaturés. Des cultures batch sur glycérol et acide octanoïque seuls ou en mélanges à différentes proportions, ont été réalisées. La co-assimilation des 2 substrats induit une amélioration des rendements en PHA et en biomasse résiduelle, montrant l'existence d'une synergie positive entre les 2 métabolismes. Le rôle de l’azote, au travers du ratio C/N, dans la production de mcl-PHA et de biomasse résiduelle a été étudié lors de cultures alimentées. Les conditions de carence azotée stimulent l'accumulation de PHA mais occasionnent transitoirement une lyse cellulaire réduisant ainsi la longévité de la culture. Cependant, une limitation azotée contrôlée montre que flux de carbone dirigé vers la synthèse des PHA augmente avec le ratio C/N tout en assurant une production régulière de biomasse résiduelle.

  • Titre traduit

    Effect of glycerol / octanoic acid co-metabolism and carbon / nitrogen ratio on the biosynthesis of mcl-polyhydroxyalkanoates in Pseudomonas putida mt-2


  • Résumé

    Polyhydroxyalkanoates (PHA) are bioplastics produced by microorganisms from renewable resources. The hydrolyzed fat and its co-products are promised substrates, recoverable in PHA. This work deals with the co-assimilation of glycerol and octanoic acid, as hydrolyzate model, by Pseudomonas putida to produce mcl-PHA. Cultures in Erlenmeyer, with then without nitrogen, show that both substrates are co-assimilated but glycerol promotes growth whereas octanoic acid is preferentially directed toward mcl-PHA synthesis. On long chain fatty acids (C16 to C18:3), in presence or absence of nitrogen, the mcl-PHA synthetized contain particular mono- di- and tri- unsaturated monomers. Batch cultures on glycerol and octanoic acid alone or in mixtures with various proportions were carried out. The co-assimilation of these two substrates induces improvement in substrate conversion yields of PHA and residual biomass, showing a positive synergy between the two metabolisms. The role of nitrogen, through the C/N ratio, in the production of mcl-PHA and residual biomass was studied in fed batch cultures. Nitrogen deficiency conditions stimulate PHA accumulation but cause a transient cell lysis thereby reducing longevity of the culture. However, a controlled nitrogen limitation show that carbon flux involved in PHA synthesis increase with the C/N ratio while ensuring a regular residual biomass production.

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  • Annexes : Bibliogr. 171 ref. Index

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  • Cote : TCAS-2015-52
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