Etude des potentialités de production de polyhydroxyalcanoates (PHA) à partir de graisses de canard par la souche Pseudomonas pufida KT2440

Polyhydroxyalkanoates (PHA) production potentiality study from duck fats by Pseudomonas putida KT2440

• Auteur / Autrice : Nicolas Andin
• Direction : Jean-Louis Uribelarrea
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Ingénierie Microbienne et Enzymatique
• Date : Soutenance le 12/12/2016
• Etablissement(s) : Toulouse, INSA
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences écologiques, vétérinaires, agronomiques et bioingénieries (Toulouse)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'Ingénierie des Systèmes Biologiques et des Procédés - Laboratoire d'Ingénierie des Systèmes Biologiques et des Procédés / LISBP
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jean-Louis Uribelarrea, Stephane Delaunay, Carole Molina-Jouve
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Catherine Beal, Pierre Fontanille

Mots clés

Mots clés contrôlés

Acides gras

Polyhydroxyalcanoates

Mots clés libres

Pseudomonas putida KT2440

Polyhydroxyalcanoates à moyennes chaînes (MCL-PHA)

Acides Gras

Fed-batch

Pseudomonas putida KT2440

Medium Chain Length Polyhydroxyalkanoates (MCL-PHA)

Fatty Acids

Fed-batch

Résumé

L’étude porte sur l’accumulation de bio-polymères de réserve (PolyHydroxyAlcanoates ou PHA) par la souche Pseudomonas putida KT2440, à partir de graisses de canard. La caractérisation cinétique et stœchiométrique de cultures en mode discontinu alimenté (Fed-batch) sur substrats simples (acide gras et glycérol) composant ce substrat brut a été réalisée en en induisant la production de PHA couplée à une croissance résiduelle sous apport limitant d’azote. A partir d’acides gras seuls, il a été possible d’optimiser I’utilisation du carbone et de l’énergie intracellulaire afin d’atteindre un rendement expérimental de carbone global de 0,7 Cmole.Cmole '. A partir de glycérol, les performances de production (rendements et cinétiques) sont moins intéressantes, car les PHA résultent d’une synthèse nécessitant de l’énergie. Certaines relations entre les caractéristiques de culture pour la production de PHA et les propriétés physico-chimiques des polymères finaux ont été mises en lumière. Des polymères plus ou moins cristallins sont obtenus en fonction de la voie métahöliqiie empruntëe. Les PU/Y ayant les taux due monomères insatiirés.1.es plus faibles (11 ÿ%mole.mole ') et une dispersion faible de longueur de chaîne au sein de leur composition ont Ïe degré de cristallinité le plus important. Ils adoptent l’aspect d’un film élastique très intéressant, après extraction. A 1’inverse, les polymères riches en motifs insaturés et au profil plus dispersé en monomères ont 1’aspect d’une pâte collante non maniable amorphe limitant son intérêt industriel en 1’état.

PolyHydroxyAlkanoates (PHA) production by the strain Pseudomonas putida KT2440, from duck fats has been investigated. The first studies were realized on model substrates such as glycerol and fatty acids, composing this lipid substrate. The kinetic and stoichiometric characterizations of Fed-Batch mode cultivations on each of thèse substrates were performed by coupling PHA production and a residual growth monitored by the nitrogen feeding. Through this strategy from fatty acids, it succeeds to optimize the intracellular catbon and energy distribution reaching an overall carbon yield of 0.7 Cmo1e.Cmole''. From glycerol, kinetics and yields productions were tess interesting becapse PHA are the results of an energy-consumîng biosynthesis. Beyond thèse performances, some relationships between the culture conditions for the PHA production and the properties of the final polymers were determined. Indeed, function of the substrate, the metabolic pathways used, different polymers more or less crystalline are obtained. PHA with the lowest unsaturated monomers fraction (<12%u'.cle.mole 1) and a main kind qf monomer in their. composition have the highest degree of‘ ‘* cÎystalliniÎy. Thej adÂpt the appeàrance ot à vêry inferesting ela‘sfic’Îilùi àfter êxbaction. ConŸêtsely,‘po1ynierswith a high unsaturated monomers fraction and homogeneity of monomers proportions resemble unmanageable amorphous sticky dough, with a limited industrial interest.