Conception et mise en œuvre d'un système modulaire de mini-bioréacteurs pour la culture continue de microorganismes

Design and use of a modular system for continuous culture of microorganisms in mini bioreactors

• Auteur / Autrice : Cyprien Guérin
• Direction : Pierre Nicolas, Matthieu Jules
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Sciences de la vie et de la santé
• Date : Inscription en doctorat le 01/11/2019
• Etablissement(s) : université Paris-Saclay
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Structure et Dynamique des Systèmes Vivants
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : MaIAGE - Mathématiques et Informatique Appliquées du Génome à l'Environnement
• Partenaire(s) de recherche : Référent : Faculté des sciences d'Orsay

Mots clés

Mots clés libres

Mini-bioreacteurs

Microcontrôleurs

Fabrication numérique

Bactéries

Culture continue

Évolution

Mini bioreactors

Microcontrollers

Digital fabrication

Bacteria

Continuous culture

Evolution

Résumé

Les systèmes de culture continue en bioréacteurs restent, malgré leur intérêt, peu utilisés dans les laboratoires de microbiologie. L'objectif de ce projet de thèse est de faciliter leur mise en œuvre en proposant un nouveau système modulaire de mini-bioréacteurs pilotés par ordinateur en s'appuyant sur les opportunités offertes par l'essor des technologies de fabrication numérique et des microcontrôleurs programmables. Les volumes de culture visés sont de l'ordre de 5 à 10 mL afin de permettre des plans d'expériences complexes pouvant impliquer de nombreux bioréacteurs (en parallèle, en cascade, avec suivi et contrôle en temps réel, ...). Comme preuves de concept, plusieurs applications chez la bactérie Gram-positive Bacillus subtilis sont envisagées aussi bien dans des contextes d'évolution expérimentale et dirigée que pour des études physiologiques s'appuyant sur de la comparaison de transcriptomes.

Microbiology laboratories are making little use of continuous culture systems in bioreactors despite their interest. In order to facilitate their implementation, this thesis project aims to develop a new modular system of computer-controlled mini-bioreactors taking advantage of the opportunities offered by the development of digital fabrication and programmable microcontrollers. The target culture volumes are thought to be in the range of 5 to 10 mL to allow complex experimental designs involving numerous bioreactors (in parallel, in series, with in real time monitoring and control, ). Several applications are planned in the Gram-positive bacteria Bacillus subtilis to validate and illustrate the use of the proposed system. These will encompass experimental and directed evolution set-ups as well as physiological studies based on transcriptome comparisons.