Génie Microbiologique

 

 

L' Intitulé exact de cette EAD est : Génie Microbiologique : Analyse Systémique et Innovation des Bioprocédés.

 

 

 Animatrice d’équipe : Carole MOLINA-JOUVE, MCF INSA

 

La thématique de l’équipe concerne l’analyse des dynamiques et stœchiométries des réactions microbiennes afin d’identifier les processus et mécanismes limitant les performances des systèmes microbiens d’intérêt placés dans des environnements extrêmes proches des conditions industrielles (fortes concentrations substrats-produits, haute productivité, haute densité cellulaire, rhéologie évolutive…).

 

 

 

 

 

L’objectif des thèmes de recherche est de comprendre la relation procédé-environnement-physiologie du microorganisme afin d’en déduire les conditions optimales de sa mise en œuvre. La démarche vise à:

(1) observer, décrire quantitativement l’influence des paramètres physico-chimiques sur le comportement microbien et diagnostiquer

(2) comprendre la physiologie du microorganisme au sein du procédé

(3) identifier les goulets d’étranglement et définir les cibles biologiques et/ou physiques pertinentes

(4) élaborer des stratégies expérimentales cognitives

(5) structurer les connaissances par la modélisation, simuler et optimiser

(6) valider expérimentalement les simulations et les évaluer

 

L’équipe est résolument engagée dans le déterminisme des conditions de travail extrémophiles des microorganismes d’intérêt industriel. La démarche couple l’analyse macro-cinétique à des analyses métaboliques et, si nécessaire, génomiques avec un objectif majeur de réconciliation des différents niveaux d’observation macro-, micro- et nanoscopiques. Cette Analyse Systémique Descendante vise la mise en œuvre rationnelle des microorganismes.

 

 

Nos travaux de recherche s’appuient fortement sur :

i) l’existence et le développement d’un plateau technique d’expérimentation performante intégrant le développement de stratégies de culture (batch, fed batch, continu, bioréacteur avec recyclage cellulaire, microréacteurs) et la qualification de capteurs physiques (sondes biomasse, sonde CO2, pH, T, Oxygène dissout, spectrométrie de masse, cytométrie, mesures optiques in situ…),

ii) le développement de logiciels d’acquisition et de traitement de données en ligne et hors ligne, l’établissement de stratégies d’expérimentation, de modes de conduite optimale et de supervision intelligente (Collaborations LAAS, IRIT et Institut de Mathématiques de Toulouse)

iii) l’établissement de modèles métaboliques et dynamiques, le traitement statistique de l’information et la réconciliation des niveaux d’observation qui doivent permettre l’élaboration de stratégies d‘amélioration des procédés par génie nutritionnel, biochimique et/ou métabolique et d’établir un cahier de charges de construction de souche.

 

Les développements thématiques poursuivis au plan scientifique et technologique en termes de positionnement et d’innovation sont argumentés par leur pertinence sociétale, économique et environnementale : Agro carburants, Chimie Verte, Santé.

 

Principales Collaborations

 

Académiques

Internationales :

MIT (USA), TU Berlin (Allemagne), Université Gembloux (Belgique), DTU Lyngby (Danemark), TU Mannheim (Allemagne), IU Vera Cruz (Mexique), Université Sofia (Bulgarie), Université Plovdiv (Bulgarie), ITB Bandung (Indonesie), U. Wuxi (Chine), Chengdu (Chine), INSAT (Tunisie), UNESCO

Label MIRCEN (MIcrobiological Resources CENter) correspondant P. BLANC

Nationales :

CNRS-INRA-INAPG UMR2585 Microbiologie Génétique Moléculaire, QualySud Montpellier, INRA UMR 206 Chimie Biologique, INSERM U726 Biologie Génétique et Moléculaire, LGC Toulouse, LPPE Marseille, Université Antille Guyane, IMF Toulouse, LAAS Toulouse, IRIT Toulouse, LCA/UMR INRA 1010, ONERA

Réseaux GdR Ingénierie des Biosystèmes, GdR Orange, Fermat

Industrielles

AIRBUS, ARD, DANISCO/GENENCOR, DSM, IFP, Institut du Pin, LESAFFRE, MAGUIN SA, SANOFI AVENTIS, SAFISIS, TATE & LYLE (AMYLUM), SASOL, SHELL, TEMBEC.

 

 Sujets de thèse actuels (par ordre chronologique)

 

Yuriana Gonzales (financement CONACYT Mexique) Etude de l'adaptation et la gestion de l'activité cellulaire dans un bioréacteur bi étagé: intensification de la production d'éthanol.

 David Feria-Gervasio (financement CONACYT Mexique) : Modulation de la transition respiro-fermentaire chez Saccharomyces cerevisiae : analyse cinétique, métabolique et génomique en culture continue sur substrats mixtes.

 Julien Cescut (cofinancement BDI CNRS-AIRBUS) : Amplification du degré d'insaturation des acides gras accumulés sous forme de triglycérides chez des espèces levuriennes

 Julien Pagliardini (cofinancement ADEME-DANISCO/GENENCOR) : Minimisation des coproduits de fermentation éthanolique : Intégration de Génie Métabolique et Microbiologique pour l’optimisation des rendements fermentaires chez Saccharomyces cerevisiae

 Romain Fromanger (cofinancement BDI CNRS-ADEME) : Etude des possibilités de valorisation des pentoses par fermentation alcoolique d’hydrolysat de paille de blé.

 Yannick MANON (financement MESR) : Etude de milieux de culture complexes et évolutifs par développement de mesures physiques en ligne.

 Sirichai Sunya (financement Gouvernement Thailandais) : Analyse intégrée de la réponse microbienne à une perturbation en environnement maîtrisé: Application à l’étude des interactions entre les phénomènes biologiques et physiques pour le développement d’outil de changement d’échelle.

 Sylvain Videau (financement « Bourse du Président » MESR) Modélisation émergente de populations de micro-organismes

 Jonathan CRATTELET (financement CIFRE, NéoSENS) : Développement d’un micro-capteur innovant en technologies microsystèmes pour la mesure en ligne et en continu des phénomènes d’encrassement dans les procédés industriels induisant des dépôts biologiques , organiques ou minéraux -  intégration des régimes thermiques permanents et instationnaires.

 

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