Étude du potentiel biotechnologique de Halomonas sp. SF2003 : application à la production de polyhydroxyalcanoates (PHA)

Study of Halomonas sp. SF2003 biotechnological potential : Application to PolyHydroxyAlkanoates (PHA) production

• Auteur / Autrice : Tatiana Thomas
• Direction : Stéphane Bruzaud, Alexis Bazire, Anne Elain
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie des procédés et Bioprocédés
• Date : Soutenance le 17/12/2019
• Etablissement(s) : Lorient
• Ecole(s) doctorale(s) : Sciences de l'ingénierie et des systèmes (Nantes Université)
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Institut de Recherche Dupuy de Lôme
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de Recherche Dupuy de Lôme / IRDL
• Jury : Président / Présidente : Mohamed Jebbar
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jean-François Ghiglione
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Etienne Paul, Sandra Domenek

Mots clés

Mots clés contrôlés

Biotechnologie

Biopolymères

Polyhydroxyalcanoates

Halobactéries

Mots clés libres

Halomonas sp. SF2003

PHA synthase

Biopolymers

Halophilic bacteria

Halomonas sp. SF2003

PHA synthases

Résumé

L’amenuisement des ressources pétrochimiques couplé à la pollution engendrée par l’exploitation des plastiques posent de nombreuses questions et conduisent à un besoin urgent de solutions alternatives. Les polyhydroxyalcanoates (PHA) sont des polymères qui ont su se démarquer et naturellement s’imposer comme matériaux de remplacement, de par leurs caractères à la fois biosourcé et biodégradable. Leur synthèse par un grand nombre d’organismes procaryotes et eucaryotes, à partir d’une large gamme de substrats carbonés, rend leur production quasi illimitée et conduit à l’obtention de polymères aux propriétés allant de celles d’un thermoplastique rigide à un élastomère. Malgré cela, les rendements et les coûts de production représentent toujours les principaux verrous à leur développement. Parmi les solutions envisagées, l’exploitation de ressources marines, telles que les bactéries halophiles, suscite un fort intérêt tant les capacités d’adaptation de ces souches sont étendues et avantageuses. Halomonas sp. SF2003 est une souche marine naturellement productrice de PHA possédant une grande capacité d’adaptation face à de nombreux substrats et conditions environnementales. L’étude et l’optimisation de sa production de PHA font l’objet de ce travail. Le séquençage de son génome, couplé à des tests phénotypiques, ont permis l’étude de différents gènes et voies métaboliques confirmant son caractère adaptatif. Dans le même temps, l’influence de différents paramètres sur la production de PHA a été étudiée. Ces travaux, faisant appel à des techniques de biologie moléculaire et des bioprocédés, contribueront au développement du potentiel biotechnologique de la souche Halomonas sp. SF2003.

Depletion of oil ressources coupled to pollution caused by over-exploitation of plastics generate a plentiful of issues and lead to an urgent need for alternatives. PolyHydroxyAlkanoates (PHA) are biopolymers which have distinguished and naturally imposed themselves due to their biosourcing and biodegradability features. Their synthesis by a wide variety of eukaryotic and prokaryotic organisms, from various carbon substrates, makes their production almost unlimited and allows obtaining polymers exposing rigid thermoplastic to elastomeric properties. Despite that, the production yield and the cost are still the main locks to their development. Among possibilities studied, exploitation of marine resources, like halophilic bacteria, arouse a strong interest since adaptability of these strains is extensive and attractive. Halomonas sp. SF2003 is a PHA producing marine bacterium which naturally exposes a considerable versatility in front of carbon substrates and environmental conditions. Characterization and optimization of its PHA production are the main subjects of the presented study. Genome sequencing and annotation, in addition to phenotypic tests, allowed characterization of various genes and metabolic pathways attesting of the adaptative strain character. In the same time, impact of various parameters on Halomonas sp. SF2003 PHA production has been investigated. This work, employing molecular biology and bioprocess tools, will contribute to future development of biotechnological potential of Halomonas sp. SF2003.