Thèse soutenue

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Auteur / Autrice : Salma Shahid
Direction : Jean-Luc Gaillard
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Biotechnologie, agroalimentaire
Date : Soutenance en 2013
Etablissement(s) : Caen

Résumé

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Les polyhydroxyalcanoates (PHA) sont des bioplastiques biodégradables produits par diverses bactéries. Contrairement aux scl-PHA, le développement industriel des mcl-PHA est encore limité. Dans ce contexte, la synthèse de mcl-PHA a été étudiée chez 22 bactéries à partir de différentes sources de carbone et de conditions azotées. Des expériences préliminaires sur glucose ont abouti, après analyse spectroscopique IRTF, à la sélection de 4 producteurs de PHA. Ces souches (Pseudomonas putida mt-2, Bacillus megaterium DSM 90 et 509, Corynebacterium glutamicum DSM 20137) ont été testées sur 8 substrats carbonés supplémentaires. Les compositions monomériques et les teneurs en PHA ont été évaluées par GC-FID, GC-MS et RMN après croissance sur milieu minéral (MM) puis transfert sur MM frais exempt d’azote (MM-N). Pour plusieurs substrats, d’importantes quantités de PHA (53% de la MS) étaient déjà obtenues sur MM chez C. Glutamicum et les 2 souches de B. Megaterium ; après transfert sur MM-N, les niveaux de PHA restaient constants à l'exception de B. Megaterium DSM 509 où la production augmentait quelle que soit la source de carbone. Les teneurs finales en PHA atteignaient 53-77% de la MS sur glycérol et acide octanoïque. Un métabolisme PHA atypique lié à la disponibilité azotée et à la nature chimique des sources de carbone a été démontré chez B. Megaterium DSM 509 qui produisait des scl et/ou des mcl-PHA. Les effets du glycérol et de l'azote sur la synthèse de PHA ont été étudiés sur cette dernière souche au moyen d’un plan expérimental centré réduit. Un traitement PLS, appliqué avec succès aux données, montrait qu’un ratio C/N ≤ 5 favorisait la croissance cellulaire alors qu’un ratio supérieur combiné à une limitation en O2 augmentait la production de PHA. Ces conditions ont été testées en cultures batch alimentées séquentielle et continue. Le rendement en mcl-PHA/glycérol (0,54 g. G-1) et la teneur finale en PHA (4,9 g. L-1) étaient légèrement plus élevés en batch alimenté continu.