Modélisation de la fermentation en milieu solide

Modelling of solid-state fermentation

• Auteur / Autrice : Hassan Khalil
• Direction : Bernard Kurek, Behnam Taidi
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Microbiologie
• Date : Soutenance le 12/05/2021
• Etablissement(s) : Reims
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Agriculture, alimentation, biologie, environnement, santé (Paris ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Fractionnement des Agro-Ressources et Environnement (FARE) - INRA UMR A 614 (Reims, Marne)
• Jury : Président / Présidente : Vincent Phalip
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Bernard Kurek, Behnam Taidi, Graig Faulds, Florence Chapeland-Leclerc, Michel Lopez, Caroline Rémond
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Graig Faulds, Florence Chapeland-Leclerc

Mots clés

Mots clés contrôlés

Fermentation en milieu solide

Microorganismes

Mycélium

Biotechnologie

Germination

Mots clés libres

Germination

Phanerochaete chrysosporium

Vitesse de croissance

Fractions

Miscanthus x giganteus

Mycélium

Mycelia

Phanerochaete chrysosporium

Growth rate

Fractions

Miscanthus x giganteus

Germination

Résumé

L’usage de la fermentation en milieu solide (FMS) des lignocelluloses pour les biotechnologies implique de maitriser dès l’inoculation les phénomènes de colonisation des substrats par les microorganismes.L’objectif de ce travail est de décrire les dynamiques de la formation et de la morphologie du mycélium de Phanerochaete chrysosporium lorsqu’il se développe sur différentes fractions de Miscanthus, solubles et non-solubles, en milieu solide.Pour cela, nous avons mis au point une méthodologie originale qui combine un dispositif de culture sur gélose de P. chrysosporium en présence de Miscanthus, et le suivi non destructif des stades de croissance par microscopie 2D et analyse d’image. Nous avons ainsi acquis des données qualitatives et quantitatives lors de la germination d’une population de spores, lors de la formation des colonies puis de celle du réseau mycélien et de son expansion dans le milieu.Nos résultats montrent des différences de croissance sur les substrats dès le démarrage de la culture. Les éléments solubles favorisent la germination de spores. Le micro-organisme utilise les deux fractions solubles et solides. Le taux de croissance sur le Miscanthus a pu être montré comme la somme arithmétique des taux de croissance mesurés indépendamment sur les fractions solubles et solides.Une spatialisation des évènements et des modalités de la formation des colonies et du mycélium, ainsi que de son expansion dans le milieu a été mise en évidence. La vitesse de croissance dépend ainsi de la disponibilité des substrats et varie dans le temps, du fait de l’adaptation nécessaire aux ressources disponibles.

Solid-state fermentation (SSF) of lignocelluloses for biotechnologies implies controlling the colonization of substrates by microorganisms as soon as they are inoculated.In this work, the aim is to characterize the dynamics of the formation and morphology of the mycelium of Phanerochaete chrysosporium when it started to develop on different fractions of Miscanthus, soluble and non-soluble, in a solid medium.Characterization of the morphology of P. chrysosporium was performed by developing an original methodology that combines cultivation device on agar in the presence of Miscanthus and the non-destructive tracking of growth stages by 2D microscopy and image analysis. Thus, both qualitative and quantitative data were collected during spore population germination, colony formation, mycelial network installation and its expansion in its environment.Our results show differences in growth on substrates from the start of the culture. The soluble components enhance the germination of spores. Both soluble and solid fractions are used by the microorganism. It was possible to show the growth rate on Miscanthus as the arithmetic sum of the growth rates measured separately on the soluble and solid fractions.The events and modalities of colony and mycelium formation, as well as its expansion in the environment, were spatialised. The growth rate depended on the availability and the nature of the substrates and varied over time, probably due to the adaptation to the available resources.