Etude du metabolisme du phenol chez alcaligenes eutrophus : mise au point de strategies de depollution performantes

Metabolism of alcaligenes eutrophus : development of high performance depollution strategies

• Auteur / Autrice : David Leonard
• Direction : Nicholas David Lindley
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie et génétique moléculaires et cellulaires. Biotechnologie
• Date : Soutenance en 1997
• Etablissement(s) : Toulouse, INSA

Résumé

Le travail presente dans cette these determine l'influence des facteurs externes (concentration en substrat, presence d'autres sources carbonees) sur la physiologie de la degradation du phenol et la localisation des goulets d'etranglement dans les voies cataboliques du phenol chez a. Eutrophus. La croissance d'a. Eutrophus en cultures discontinues se caracterise par un fort effet inhibiteur du phenol avec un seuil de croissance de 12,5 mm et un rendement constant de conversion biomasse / phenol de 0,68 g/g. En exces de phenol, l'etape limitante se situe au niveau de la phenol hydroxylase. L'hydrophobicite du phenol provoque l'inhibition biochimique de cette enzyme catabolique et une reponse adaptative du microorganisme au niveau membranaire. Des etudes en cultures continues ont montre que l'ensemble des enzymes cataboliques, a l'approche du #m#a#x de 0,36 h#-#1, devient limitant. L'accumulation de 2-hydroxymuconique semialdehyde (2-hms) traduit alors un phenomene de saturation de la 2-hms deshydrogenase. Une accumulation de polyhydroxybutyrate a egalement ete mise en evidence en chemostat. Elle semble etroitement correlee au profil original d'alimentation du metabolisme central ou l'acetate et le pyruvate, les deux produits de degradation du phenol, sont respectivement utilises comme substrat energetique et substrat de croissance. Par ailleurs, la presence d'acides organiques, excepte le pyruvate, exerce en regle generale un effet negatif sur la degradation du phenol chez a. Eutrophus. En particulier, le blocage du catabolisme du phenol s'explique par une repression directe de cet acide au niveau des genes de la voie meta. L'ensemble de ces donnees physiologiques a abouti a deux applications. L'accumulation de 2-hms, intermediaire de couleur jaune, a ete exploitee pour la conception d'un capteur indirect de la concentration en phenol, base sur la mesure en ligne de la couleur du milieu de culture. Ensuite, une strategie de depollution en bioreacteur a membrane couplee a une technique instationnaire de decolmatage par addition d'air directement dans le module de filtration, a permis d'atteindre une productivite maximale elevee de 125 kg de phenol degrade par m#3 d'installation et par jour et une efficacite de degradation de 99,5%. Enfin, une recherche de microorganismes performants a conduit a l'isolement d'une souche de p. Putida originale par sa voie ortho de degradation du phenol.