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Dissertations / Theses on the topic 'Bioréacteur'
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Caulet, Philippe. "Caractérisation hydrodynamique d'un bioréacteur pulsé pneumatiquement." Toulouse, INSA, 1992. http://www.theses.fr/1992ISAT0036.
Full textAbstract:
Les travaux concernent la caracterisation d'un bioreacteur a plateaux, muni d'un systeme d'agitation pulse pneumatiquement. Par une etude anemometrique des champs de vitesses relatifs a un ensemble de jets monophasiques generes a l'aval d'un plateau perfore, une zone fortement turbulente suivie d'une zone d'homogeneisation des vitesses sont distinguees et la transition correspondante est assuree par le recoupement de jets adjacents. L'instationnarite de l'ecoulement liee a la pulsation modifie l'epanouissement des jets et allonge la zone de turbulence. L'extension qualitative des resultats aux ecoulements instationnaires diphasiques attribue les fortes capacites de transfert d'un reacteur garni de plateaux a la creation de cette zone turbulente qui intensifie le coefficient de transfert, et au refractionnement des bulles qui augmente l'aire d'echange gaz-liquide. Les caracteristiques de transfert gaz-liquide sont ensuite evaluees dans le bioreacteur par le suivi du transfert d'oxygene obtenu dans differentes conditions de pulsation. La determination des taux de transfert par methode dynamique n'a pas permis de mettre reellement en evidence le role de la pulsation. Du point de vue energetique, les meilleurs resultats correspondent a des rendements energetiques en oxygene par kilowatt-heure. Par ailleurs, une etude sur la distribution de temps de sejour a permis de modeliser le comportement hydrodynamique du reacteur en regime aere et pulse. Il peut etre assimile a une cascade de reacteurs parfaitement melanges dont le nombre correspond au nombre des espacements interplateaux, compte tenu de l'etancheite de chacun de ces compartiments. Enfin, une derniere partie a montre que les performances de transfert permettaient de realiser une culture semi-discontinue de saccharomyces cerevisiae sans limitation par l'oxygene
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Bon, Saint Come Yémina. "Développement d’électrodes poreuses pour un bioréacteur pilote." Thesis, Bordeaux 1, 2011. http://www.theses.fr/2011BOR14370/document.
Full textAbstract:
Dans ce mémoire nous discutons le développement de l’électrode de travail d’un bioréacteur électrochimique, dispositif permettant de synthétiser suivant un procédé dit de « Chimie Verte » des substances chimiques à haute valeur ajoutée. L’électrode de travail étant le siège de la synthèse électrocatalytique en jeu, l’optimisation de sa structure a été étudiée dans le but de maximiser l’aire de sa surface active. L’élaboration d’électrodes macroporeuses hautement organisées et de taille définie par les dimensions du prototype du réacteur pilote, a pu être obtenue en utilisant la méthode de Langmuir-Blodgett pour assembler le cristal colloïdal servant de template. La formation de ce dépôt organisé de colloïdes est suivie de l’électrodéposition du matériau d’électrode puis de la dissolution du template afin de révéler la structure macroporeuse. L’immobilisation de l’intégralité du matériel bio-électrocatalytique à l’intérieur des pores a été investiguée dans le but de prévenir la pollution du milieu contenant le produit final d’électrosynthèse par un des constituants redox et d’augmenter la durée de vie du dispositif. Ainsi, des couches ultra-minces de silice électrogénérée et des matrices de polymère électrodéposé ont été étudiées dans le but de préserver et d’optimiser l’activité enzymatique du système qu’elles encapsulent. Une attention particulière a été portée sur la qualité des dépôts au sein des structures poreuses. La procédure d’immobilisation des protéines rédox dans les matrices de silice et de polymère a été en outre associée à un jeu de construction moléculaire qui a permis par l’instauration de diverses interactions électrostatiques, de retenir toutes les espèces responsables de la catalyse à la surface de l’électrode. Enfin, dans le but d’intensifier les réactions catalytiques responsables de la synthèse à réaliser, des nano-particules d’ormodifiées par une couche monomoléculaire d’un médiateur redox ont été incorporées aux différents matériaux d’immobilisation permettant de ce fait d’augmenter les interfaces d’échanges électrochimiques entre matériau conducteur et biomolécules. L’insertion de ces nano-objectscombinée à la nanostructuration du matériau d’électrode a permis de multiplier par plus de 170 fois l’intensité des réactions enregistréesThe present work deals with the development of the working electrode of an electrochemicalbioreactor. This device enables the green synthesis of high added value chemical compounds. As theelectrochemical synthesis is located at the interface of the working electrode, structural optimizationof this reactor key component is required in order to maximize the available active surface area.Elaboration of highly organized macroporous gold electrodes with a size required by the pilot reactordimensions were obtained with the Langmuir-Blodgett method that was used to assemble a colloidalcrystal as a template. The elaboration of the organized colloidal deposit is first followed by theelectrodeposition of the electrode material, then by the dissolution of the template. The immobilization of the complete bio-electrochemical system inside the electrode pores was investigated in order to prevent pollution of the final product medium by one of the catalytic chaincomponent. This also improves the device life time. Subsequently electrogenerated ultra-thin silicalayers and electrodeposited polymer matrices were studied in order to preserve and optimize the catalytic activity of the redox proteins. In order to enhance the electrocatalytic synthesis, mediatormodified gold nanoparticules were incorporated in the different immobilization matrices. This allowed to increase the area of the electrochemical interface. The combination of the nano-objectincorporation and electrode nano-structuring intensified by a factor of 170 the catalytic process
Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Entwicklung einer Arbeitselektrode für einenelektrochemischen Bioreaktor, der die umweltfreundliche Synthese von wertvollen chemischenKomponenten ermöglicht. Da die elektrochemische Synthese an der Oberfläche der Arbeitselektrodestattfindet, ist es nötig, den strukturellen Aufbau der Schlüsselkomponente des Reaktors zuoptimieren und die aktive Oberfläche der Elektrode zu erhöhen. Mit Hilfe der Langmuir-BlodgettTechnik wurden kolloidale Kristalle erzeugt, die als Template dienten, um hochgeordnetemakroporöse Goldelektroden, deren Dimensionen von dem Pilotreaktor bestimmt wurden,herzustellen. Nach dem Erzeugen von geordneten kolloidalen Filmen wurde der Zwischenraumzwischen den Partikeln mittels elektrochemischer Abscheidung gefüllt und das Templateanschließend chemisch aufgelöst. In der Folge wurde die Immobilisierung des komplettenbioelektrochemischen Systems im Poreninnenraum untersucht, mit dem Ziel eine Verunreinigung desReaktionsmediums durch eine der katalytischen Komponenten zu verhindern. Die Lebensdauer derElektrode kann so zusätzlich erhöht werden. Es wurde untersucht, inwieweit durch elektrogenerierteultra-dünne Silikaschichten oder durch Elektroabscheidung erzeugte Polymerfilme die katalytischeAktivität der Redoxproteine erhalten und weiter optimiert werden kann. Goldnanopartikel, die miteinem Mediator modifiziert wurden, wurden in die jeweilige Immobilisationsschicht integriert, mitdem Ziel die Effizienz der elektrokatalytischen Synthese zu erhöhen. Auf diese Weise konnte dieaktive elektrochemische Oberfläche der Elektrode weiter erhöht werden. Die Kombination aus einernanostrukturierten Elektrode und Nanoobjekten die in die Immobilisationsschicht eingebettetwurden, führte zu einer Signalerhöhung des katalytischen Prozesses um mehr als eineGrössenordnung
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Bouhelassa, Mohammed. "Optimisation du transfert d'oxygène dans un bioréacteur Emulsair." Compiègne, 1985. http://www.theses.fr/1985COMPI189.
Full text
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Barrios-Martinez, Adriàn. "Biodégradation du phénol dans un bioréacteur à membranes." Aix-Marseille 3, 2006. http://www.theses.fr/2006AIX30064.
Full textAbstract:
L'industrie pétrolière est l'une des activités économiques ayant eu le plus fort développement. Mais malheureusement elle est responsable de la production de plusieurs sous-produits toxiques comme les phénols que l'on peut retrouver sous la forme d'eaux résiduelles industrielles. Ce travail propose l'application d'un Bioréacteur à Membranes (BàM) pour traiter ce type d'effluents. Cependant, la principale contrainte est le caractère inhibiteur des composés phénoliques présent dans ces effluents. Une étape obligatoire d'acclimatation de la biomasse au phénol est réalisée à partir d'un consortium bactérien. Les résultats expérimentaux montrent la faisabilité du traitement du phénol par une biomasse acclimatée dans un bioréacteur à membranes et ce avec une stabilité remarquable sur 285 jours. Cette stabilité a pu être maintenue grâce à l'optimisation du fonctionnement du BàM. L'effluent synthétique à traiter contenait une charge volumique en phénol élevée, jusqu'à 8,5 g phénol. L-1J-1 et en moyenne, 97 % du phénol et 95 % de la DCO ont pu être dégrades par une biomasse ayant une concentration typique d'un bioréactenr à membranes (de 10g. L-1)Oil industry is one of the economic activities that had the strongest development. But unfortunately it is responsible for the production of several toxic products as phenols which can be found in the industrial wastewater. This work proposes the application of a Membrane Bio-reactor (MBR) to treat this type of effluents. However, the principal constraint is the inhibiting character of the phenolic compounds. An obligatory step of acclimatisation of the biomass to phenol is carried out starting from a bacteria! consortium. The experimental results show the feasibility of the treatment of phenol by a biomass acclimatised in a membrane bio-reactor and this with a remarkable stability over 285 days. This stability could be maintained thanks to the optimisation of the operation of MBR. The synthetic effluent contained a phenol high volumic load, up to 8. 5 gphenol. L-1J-1 and on average, 97 % of phenol and 95 % of the DCO could be degraded by a biomass having a typical concentration of a membrane bio-reactor (about 10 g. L-1)
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Gosselin, Jérôme. "Contrôle adaptatif d'un bioréacteur cardiaque par algorithme génétique." Master's thesis, Université Laval, 2016. http://hdl.handle.net/20.500.11794/27003.
Full textAbstract:
Un bon fonctionnement du coeur humain est primordial pour maintenir une bonne qualité de vie. Cependant, lorsque le coeur est défaillant, certaines interventions chirurgicales s’avèrent nécessaires pour prolonger l’espérance de vie. Dans le cadre d’un projet multidisciplinaire reliant le génie mécanique avec le domaine biomédical, notre équipe travaille sur la fabrication de valves cardiaques conçues entièrement par génie tissulaire. Pour y parvenir, il est important d’obtenir des propriétés mécaniques optimales pour les tissus biologiques. Afin d’obtenir ces propriétés mécaniques, un outil important a été fabriqué lors d’une étude antérieure : le bioréacteur cardiaque. Le bioréacteur cardiaque permet de reproduire l’environnement physiologique du coeur, notamment les conditions de débit et de pression. Il est crucial de bien contrôler ces conditions, car celles-ci jouent un rôle important lors du conditionnement des substituts valvulaires. Toutefois, il est complexe de contrôler simultanément ces deux conditions de manière efficace. C’est pourquoi notre équipe s’est concentrée sur le développement d’une nouvelle stratégie de contrôle afin que le bioréacteur puisse reproduire le plus fidèlement possible l’environnement physiologique. Plusieurs techniques de contrôle ont été essayés jusqu’à maintenant. Par contre, leur précision était généralement limitée. Une nouvelle approche a donc été envisagée et est présentée dans ce mémoire. Cette nouvelle approche pour le contrôle du bioréacteur est basée sur un type d’algorithme bien connu mais encore très peu utilisé en contrôle : les algorithmes génétiques. Cette approche prometteuse nous a permis de produire des résultats dépassant tous ceux obtenus jusqu’à maintenant pour l’une des deux conditions, soit le débit physiologique.A proper functioning of the human heart is essential for maintaining a good quality of life. However, when the heart fails, some surgical procedures are necessary to prolong life expectancy. As part of a multidisciplinary project linking mechanical engineering to biomedical science, our team is working on the manufacture of heart valves entirely designed by tissue engineering. To achieve this, obtaining optimum mechanical properties is an important aspect for the biological tissues. To obtain these mechanical properties, an important tool was designed in a previous study : the cardiac bioreactor. Cardiac bioreactors allow the reproduction of the physiological environment of the heart, including flow and pressure conditions. It is crucial to properly control these conditions, as they play an important role in valvular substitutes conditioning. However, it is complex to simultaneously control both conditions effectively. This is why our team has focused on developing a new control strategy so that the bioreactor can reproduce as faithfully as possible the physiological environment. Several control techniques have been experimented so far. However, accuracy was generally limited. So, a new approach has been considered and is presented here. This new approach is based on a well-known optimisation technique that is still quite unusual for control: genetic algorithms. This promising approach has allowed us to produce unprecedented results for one of the two conditions, the physiological flow.
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Ghouali, Amel. "Analyse et contrôle optimal d'un bioréacteur de digestion anaérobie." Thesis, Montpellier, 2015. http://www.theses.fr/2015MONTS106/document.
Full textAbstract:
Cette thèse porte sur l'analyse et le contrôle optimal d'un digesteur anaérobie. L'objectif est de proposer une stratégie de commande optimale pour maximiser la quantité de biogaz produit dans un bioréacteur anaérobie sur une période de temps donnée. Plus particulièrement, à partir d'un modèle simple de bioprocédé et en considérant une classe importante de cinétiques de croissance, nous résolvons un problème de maximisation de biogaz produit par le système pendant un temps fixé, en utilisant le taux de dilution D(.) comme variable de contrôle. Dépendant des conditions initiales du système, l'analyse du problème de contrôle optimal fait apparaître des degrés de difficulté très divers. Dans une première partie, nous résolvons le problème dans le cas où le taux de dilution permettant de maximiser le débit de gaz à l'équilibre est à l'intérieur des bornes minimales et maximales du débit d'alimentation pouvant être appliqué au système : il s'agit du cas WDAC (Well Dimensioned Actuator Case). La synthèse du contrôle optimal est obtenue par une approche de comparaison de trajectoires d'un système dynamique. Une étude comparative des solutions exactes avec celle obtenues avec une approche numérique directe en utilisant le logiciel "BOCOP" est faite. Une comparaison des performances du contrôleur optimal avec celles obtenues en appliquant une loi heuristique est discutée. On montre en particulier que les deux lois de commande amènent le système vers le même point optimal. Dans une deuxième partie, dans le cas où l'actionneur est sous- (ou sur-) dimensionné, c'est-à-dire si la valeur du taux de dilution à appliquer pour obtenir le maximum de biogaz à l'équilibre est en dehors de la valeur minimale ou maximale de l'actionneur, alors nous définissons les cas UDAC (Uder dimensioned Actuator Case) et ODAC (Over Dimensioned Actuator Case) que nous résolvons en appliquant le principe du maximum de PontryaginThis thesis focuses on the optimal control of an anaerobic digestor for maximizing its biogas production. In particular, using a simple model of the anaerobic digestion process, we derive a control law to maximize the biogas production over a period of time using the dilution rate D(.) as the control variable. Depending on initial conditions and constraints on the actuator, the search for a solution to the optimal control problem reveals very different levels of difficulty. In the first part, we consider that there are no severe constraints on the actuator. In particular, the interval in which the input flow rate lives includes the value which allows the biogas to be maximized at equilibrium. For this case, named WDAC (Well Dimensioned Actuator Case) we solve the optimal control problem using classical tools of differential equations analysis.Numerical simulations illustrate the robustness of the control law with respect to several parameters, notably with respect to initial conditions. We use these results to show that an heuristic control law proposed in the literature is optimal in a certain sense. The optimal trajectories are then compared with those given by a purely numerical optimal control solver (i.e. the "BOCOP" toolkit) which is an open-source toolbox for solving optimal control problems. When the exact analytical solution to the optimal control problem cannot be found, we suggest that such numerical tool can be used to intuiter optimal solutions.In the second part, the problem of maximizing the biogas production is treated when the actuator is under (-over) dimensioned. These are the cases UDAC (Under Dimensioned Actuator Cases) and ODAC (Over Dimensioned Actuator Cases). Then we solve these optimal problems using the Maximum Principle of Pontryagin
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Dimitrov, Dimitar Stoyanov. "Bioréacteur à lit fluidisé inverse pour le traitement d'effluents." Lorient, 2007. http://www.theses.fr/2007LORIS085.
Full textAbstract:
Ces dernières années les bioréacteurs à lit fluidise ont été largement étudiés dans le cadre de différentes applications dans le domaine des bioprocédés. Les bioréacteurs à lit fluidisé inverse (TPIFB) permettent de réaliser une bonne expansion du lit à faibles vitesses du liquide et du gaz, une rétention gazeuse intéressante pour à un régime dit homogène, grâce au fonctionnement contre courant. Mais leur fonctionnement hydrodynamique est relativement peu étudié. Les objectifs de cette étude étaient d’étudier la possibilité d’optimiser la formation d’un biofilm sur un support pouvant être utilisé dans un bioréacteur à lit fluidisé inverse; le comportement hydrodynamique de celui-ci; de déterminer l’influence des paramètres physicochimiques et hydrodynamiques sur le coefficient volumique de transfert de matière gaz – de démontrer le rôle du biofilm sur support. La première partie de l’étude concerne les interactions microorganismes (Pseudomonas et Bacillus souches) – support solide et la possibilité d’améliorer ces interactions en utilisant un traitement spécifique. Une technique de recouvrement de la surface par une couche constituée de polymethylmetacrylate (PMMA) et charbon actif en poudre (PAC) permettant une formation rapide de biofilms a été proposée et testée. Cette couche change l’énergie des interactions de surface favorisant adhésion de bactéries; et modifie sensiblement la rugosité de la surface. La deuxième partie de cette étude est tout naturellement liée au comportement hydrodynamique d’un TPIFB. Le réacteur a été valablement supposé parfaitement mélangé et cette hypothèse a été validé par des mesure du temps de séjour. L’influence des paramètres physicochimiques et des conditions hydrodynamiques sur la hauteur du lit fluidisé et la rétention gazeuse a été déterminée. Des corrélations concernant la porosité du lit et la rétention gazeuse ont été proposés. Les régimes hydrodynamiques de fonctionnement de réacteur ont été déterminés. Finalement, des observations effectuées sur des coupons provenant du bioréacteur fonctionnant en régime homogène ont permis de montrer l’intérêt de ce dernier quant à la formation de biofilms minces et relativement uniformes. La troisième partie de cette étude concerne le transfert de matière dans un TPIFB. En déterminant expérimentalement le coefficient volumique de transfert d’oxygène kla, dans différentes conditions opératoires, il a été possible de proposer une corrélation permettant l’estimation de ce coefficient en fonction de ces conditions. Des études sur le comportement du TPIFB en fonctionnement batch et continu ont pu démontrer les avantages des bioréacteurs à cellules immobilisées. Le modèle cinétique proposé et qui tient compte d’une adsorption initiale du substrat permet de décrire correctement non seulement nos propres résultats mais aussi ceux obtenus par d’autres chercheurs. En conclusion les résultats obtenus permettent de mieux comprendre le fonctionnement des réacteurs à lit fluidisé inverse et de pouvoir adapter le support solide et les conditions opératoires pour améliorer leur rendementEmbedded systems have encountered a great development for the last number of years. But, while execution units keep getting faster and more efficient, memory technology doesn't really follow such improvements. The consequence of this performance gap between processor and memory is that memory has become the main bottleneck in terms of power consumption and access time. In this document we present a method to define an optimized memory hierarchy for Digital Signal Processing applications (DSP). It relies on a coarse grain analysis of the structured data manipulated by the application and it is part of the LESTER laboratory global strategy to design low power systems. Due to the high level of abstraction used, results can either be applied to hardware synthesis or software compilation. Our approach is based on two independent and complementary steps. First, a graphical representation is generated from the application; it brings out structured data dependencies. Analyzing this graph allows determining a set of possible data transfers amongst the future hierarchy. Then, the characteristics of these transfers, associated with a memory library, time and consumption metrics, and a solver tool are used to define the whole memory hierarchy as well as data movements to handle
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Gauthier, Anne-Sophie. "Contribution à l'amélioration de la conservation cornéenne en bioréacteur." Thesis, Bourgogne Franche-Comté, 2018. http://www.theses.fr/2018UBFCE011.
Full textAbstract:
Depuis l’abandon depuis les années 70-80, pour des raisons logistiques et de sécurité sanitaire, des greffes fraiches dont la longévité dépassait deux décennies, la greffe s’est organisée autour de deux techniques d’eye banking: hypothermie aux USA et organoculture en Europe (dont Besançon fut pionnière pour la France) permettant une conservation respectivement à court et moyen terme. L’œdème stromal inéluctable lié à ces techniques passives engendre une perte endothéliale importante qui réduit la longévité des greffons, limite les contrôles qualités de plus en plus exigeants et obère les développements futurs tels les prédécoupes des greffons ou le bioingéniéring endothélial.Le laboratoire « Biologie, imagerie et ingéniérie de la Greffe de Cornée (BiiGC, EA 2521, Université Jean Monnet de St-Etienne) a développé une technologie de conservation active en bioréacteur qui limite l’œdème cornéen en restituant le gradient de pression de part et d’autre de la cornée et la circulation de milieu nutritif. Il permet ainsi de pallier à ces deux inconvenients majeurs et de mettre en œuvre les développements du futur.Notre travail de thèse 1/ retrace les évolutions des techniques de conservation et de contrôle des greffons ; 2/ dresse le bilan de l’évolution des techniques/indications de greffes en France; 3/ documente la perte cellulaire endothéliale précoce liée à la conservation passive en organoculture ; 4/ la compare avec la technologie active de conservation en bioréacteur.Mots clés : conservation cornéenne, banque de cornée, viabilité endothéliale, organoculture, bioréacteur, survie des greffonsSince the abandonment for logistical and health security reasons in the 70s-80 of fresh grafts whose longevity exceeded two decades, the technical storage was organized around two techniques of eye banking: hypothermia (short term storage) in the USA and organ culture (long term storage) in Europe. Besançon was a pioneer in France for this technique. Induced stromal edema associated with these passive techniques leads to a significant endothelial cell loss and reduces grafts survival, limits quality control and obstructs further developments such as pre-cut endothelial graft or endothelial bioengineering.The laboratory "Biology, Imaging and Engineering of the Corneal Graft (BiiGC, EA 2521, Jean Monnet University of St-Etienne) has developed an active storage system, the bioreactor, that limits corneal edema by restoring a pressure corneal gradient and circulation of the storage medium. Bioreactor makes possible to overcome these two major disadvantages and to implement the developments of the future.The aim of this thesis is to 1 / trace the evolution of storage and control techniques of corneal graft; 2 / review the evolution of corneal graft techniques / indications in France; 3 / document early endothelial cell loss related to passive conservation in organ culture; 4 / Compare organ culture versus bioreactor storage.Key words: corneal storage, eye bank, endothelial viability, organ culture, bioreactor, graft survival
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Ladet, Sébastien. "Élaboration et étude des propriétés d'un bioréacteur multi-membranaire." Lyon 1, 2007. http://www.theses.fr/2007LYO10005.
Full textAbstract:
Ce travail concerne l'élaboration et l'étude des propriétés des matériaux multimembranaires à base d'hydrogels physiques de chitosane, utilisés comme "bioréacteurs" pour des applications en médecine régénérative. Les systèmes multimembranaires, sont élaborés à partir de gels physiques à l'alcool sans aucun agent réticulant externe. L'architecture de type "oignon" est obtenue après l'optimisation de l'étape de neutralisation. L'étude systématique des paramètres physico-chimiques mis en jeu au cours de la formation des membranes a permis de proposer un mécanisme de neutralisation. L'influence des conditions de neutralisation sur la morphologie à différentes échelles a été observée par diffusion / diffraction des rayons X et microscopie électronique, permettant d'identifier au moins 3 morphologies caractéristiques. Les propriétés mécaniques des membranes d'hydrogel ont été étudiées à l'aide de tests de traction. Enfin l'étude du comportement de différents types cellulaires mis en culture dans les hydrogels multimembranaires a permis de valider la bioactivité et le fort potentiel de cette architecture comme bioréacteursThis work aims at the elaboration and the study of the physical properties of multi-membrane materials based on chitosan physical hydrogels. These materials were designed to be used as bioreactors for tissue engineering applications. These onion-like materials were elaborated from alcohol gels without any external cross-linking agent. This new architecture was obtained after optimization of the neutralization step. The study of the physico-chemical parameters occuring during the membrane formation allowed us to propose a mechanism of neutralization. The influence of the neutralization conditions on the multi scale morphology was observed by X-ray scattering / diffraction and électronic microscopy. This study allowed us to identify 3 characteristic morphologies. The mechanical properties of the membrane hydrogel were studied thanks to tensile tests. Finally the study of the behaviour of various cellular types embedded within the multi-membrane hydrogels allowed us to validate the bioactivity and the strong potential of this architecture as bioreactor
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Jolicoeur, Mario. "Optimisation d'un procédé de production de champignons endomycorhiziens en bioréacteur." Thesis, National Library of Canada = Bibliothèque nationale du Canada, 1998. http://www.collectionscanada.ca/obj/s4/f2/dsk1/tape11/PQDD_0021/NQ46634.pdf.
Full text
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Lebegue, Julie. "Aération et dynamique de colmatage en bioréacteur à membranes immergées : identification de grandeurs et phénomènes déterminants." Montpellier 2, 2008. http://www.theses.fr/2008MON20097.
Full textAbstract:
Le bioréacteur à membranes, associant bioréactions et séparation membranaire dans la même unité, permet de développer une biomasse importante au sein du réacteur qui autorise l'intensification des processus biologiques mais pénalise l'étape de séparation. Intégré dans un programme européen, EUROMBRA, ce travail a eu pour objectif d'étudier l'importance de l'hydrodynamique créée par aération au voisinage des membranes filtrantes sur la dynamique de colmatage. Au regard des travaux antérieurs du laboratoire dans ce domaine et de l'analyse bibliographique, ce phénomène a été étudié selon trois niveaux phénoménologiques: accumulation de biomasse au sein des modules de filtration, développement d'un biofilm en surface membranaire, adsorption de molécules organiques dans les pores des membranes. Des méthodologies expérimentales spécifiques ont été mises en place, réacteurs pilotes et méthodes d'analyses conventionnelles et spécifiques pour, notamment, étudier la structure du biofilm et l'identification des composés irréversiblement fixés sur le matériau membranaire (en collaboration avec l'Université Technologique de Sydney). Les résultats obtenus montrent l'importance de grandeurs déterminantes pour maîtriser la dynamique colmatage: (i) sur le plan biologique, l'adéquation du modèle ASM3 aux réponses biologiques a permis, par simulation, de montrer le rôle de la charge volumique et du temps de rétention de la phase solide sur les teneurs en biomasse et en produits microbiens solubles PMS directement impliqués dans les processus réactionnels mais aussi de colmatage, (ii) sur le de la filtration, il a pu être montré le rôle déterminant de l'aération sur les deux premiers niveaux de colmatage observés, seule l'adsorption n'a pas été influencée par l'aération. Les perspectives de ce travail pourraient être axées principalement sur la production et la nature des PMS produits en fonction des conditions biologiques imposées et leur influence sur l'évolution et les propriétés du biofilmMembrane bioréactor, coupling bioreactions and porous membrane separation in a same unit, allows working with high biomass concentrations what improves bioreaction rates but penalizes the separation step. Integrated in a European Program (EUROMBRA), this work had as objective to study the influence of hydrodynamics induced by aeration on the membrane fouling dynamic. According to precedent works of the laboratory and the analyses of references, the objective was axed on the phenomenon analysis at three observation scales: irreversible biomass accumulation throughout the membrane bundle, analysis of the biofilm present on the membrane surface, importance of adsorbed molecules into membrane pores. Specific methodologies were carried out, lab scale pilots and analytical methods, notably for biofilm observations and identification of irreversible compounds fixed onto/into membrane (this part was developed in collaboration with the University of Technology of Sydney). Results show the importance of determining criteria (i) on the biological step such as solid retention time and organic load rate which determine concentrations of biomass and soluble microbial product in biological suspension and influence directly reaction rates but also membrane fouling dynamics and (ii) on the separation step, the role of aeration to control sludging and biofilm importance, wheras adsorption into the pores was not depending on aeration. Future researches can then be focused on identification of SMP in relation with biological conditions and their influence on biofilm structure and properties
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Chagnon, Nicolas. "Développement d'un bioréacteur à écoulement radial pour la production d'acide propionique." Thesis, National Library of Canada = Bibliothèque nationale du Canada, 1997. http://www.collectionscanada.ca/obj/s4/f2/dsk3/ftp04/mq25526.pdf.
Full text
13
Côté, Martin. "Modélisation d'un bioréacteur à plateaux pour le traitement des eaux usées." Thesis, National Library of Canada = Bibliothèque nationale du Canada, 1998. http://www.collectionscanada.ca/obj/s4/f2/dsk2/tape17/PQDD_0005/MQ33604.pdf.
Full text
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Boudreau, Marie-Josée. "Développement d'un bioréacteur à garnissages pour la culture de racines transformées." Thesis, National Library of Canada = Bibliothèque nationale du Canada, 2000. http://www.collectionscanada.ca/obj/s4/f2/dsk1/tape3/PQDD_0020/MQ53562.pdf.
Full text
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Couet, Frédéric. "Contrôle d'un bioréacteur à perfusion pour la régénération du tissu vasculaire." Thesis, Université Laval, 2011. http://www.theses.ulaval.ca/2011/28452/28452.pdf.
Full textAbstract:
La disponibilité limitée de vaisseaux sanguins autologues pour les chirurgies vasculaires telles que le pontage coronarien ou périphérique et les performances cliniques insuffisantes des prothèses vasculaires pour le remplacement de vaisseaux sanguins de petit diamètre (Ø < 6 mm) justifie la recherche dans le domaine du génie tissulaire vasculaire. L’une des stratégies explorées – le génie tissulaire fonctionnel – vise à régénérer un vaisseau sanguin in vitro dans un environnement contrôlé appelé bioréacteur. L’objectif de cette thèse est de concevoir un bioréacteur à perfusion et de développer un système de contrôle pour ce bioréacteur afin d’interagir de manière dynamique avec une construction artérielle dans le but de guider et de stimuler la maturation de constructions artérielles. La principale question étudiée dans ce projet est de déterminer comment choisir les conditions de culture à l’intérieur d’un bioréacteur le plus efficacement possible. Deux grands enjeux ont été identifiés : d’abord, le besoin de comprendre les différents phénomènes physiques et biologiques qui se déroulent à l’intérieur du bioréacteur. Ensuite, la nécessité de diriger la régénération du tissu vasculaire. Une commande utilisant le concept de programmation génétique fut développé afin de modéliser en temps réel la régénération du tissu vasculaire. En utilisant les modèles générés, la commande recherche une stratégie optimale de culture (déformation circonférentielle, cisaillement longitudinal et fréquence du débit pulsé) en considérant un processus de décision Markovien résolu par programmation dynamique. Par simulation numérique, on montre que cette méthode a le potentiel de favoriser une croissance plus rapide et plus sécuritaire des tissus en culture et permet d’identifier plus efficacement les paramètres importants pour la croissance et le remodelage des constructions artérielles. La commande est capable de gérer des modèles de croissance non linéaires. Expérimentalement, le système développé permet de mieux comprendre l’évolution des propriétés mécaniques d’une construction artérielle dans un bioréacteur.The limited availability of autologous blood vessels for bypass surgeries (coronary or peripheral) and the poor patency rate of vascular prosthesis for the replacement of small diameter vessels (Ø < 6 mm) motivate researches in the domain of vascular tissue engineering. One of the possible strategies named functional tissue engineering aims to regenerate a blood vessel in vitro in a controlled environment. The objective of this thesis is to design a perfusion bioreactor and develop a control system able to dynamically interact with a growing blood vessel in order to guide and stimulate the maturation of the vascular construct. The principal question addressed in this work is: How to choose culture conditions in a bioreactor in the most efficient way? Two main challenges have been identified: first, the need to develop a better comprehension of the physical and biological phenomenon occurring in bioreactors; second, the need to influence and optimize vascular tissue maturation. A controller based on the concept of genetic programming was developed for real-time modeling of vascular tissue regeneration. Using the produced models, the controller searches an optimal culture strategy (circumferential strain, longitudinal shear stress and frequency of the pulsed pressure signal) by the mean of a Markov decision process solved by dynamic programming. Numerical simulations showed that the method has the potential to improve growth, safety of the process, and information gathering. The controller is able to work with common nonlinearities in tissue growth. Experimental results show that the controller is able to identify important culture parameters for the growth and remodelling of tissue engineered blood vessels. Furthermore, this bioreactor represents an interesting tool to study the evolution of the mechanical properties of a vascular construct during maturation.
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Huppé, Nicolas. "Conception d'un bioréacteur pour l'étude mécanobiologique à long terme des tendons." Mémoire, Université de Sherbrooke, 2007. http://savoirs.usherbrooke.ca/handle/11143/1384.
Full textAbstract:
Ce mémoire porte sur la conception et la réalisation d'un système pour la stimulation mécanique à long terme de tendons explantés et maintenus vivants in vitro.Ce système qui est appelé bioréacteur, fournit un environnement propre au maintien en vie d'un tendon explanté et permet d'induire des stimuli à ce dernier tout en mesurant l'évolution de ses propriétés mécaniques. Divers bioréacteurs ont été fabriqués et utilisés pour des études similaires, mais aucun ne répondait aux exigences du laboratoire Biométiss. Ainsi, un tout nouveau bioréacteur fut conçu, fabriqué et validé pour l'étude mécanobiologique à long terme du tendon in vitro.Ce bioréacteur se distingue par l'ensemble des caractéristiques qu'il offre: (1) Application de stimuli complexes asservis en force ou en position; (2) Mesure du couple force-élongation de chaque tendon; (3) Indépendance des tendons relativement au confinement et aux stimulations; (4) Renouvellement continu du médium de culture et du gaz tampon; (5) Interface opérateur unique de planification et d'exécution des expérimentations; et (6) Intégration future d'un système de photogrammétrie des tendons. Après une validation complète, ce bioréacteur permettra au laboratoire Biométiss d'étudier les mécanismes impliqués dans la variation des propriétés mécaniques des tendons maintenus vivants in vitro et soumis à des chargements mécaniques cycliques. Une meilleure compréhension des mécanismes de dégradation, de réparation et de remodelage du tendon soumis à des contraintes mécaniques serait d'un grand intérêt et permettrait d'affiner les méthodes de prévention et de guérison des blessures aux tendons causées par des mouvements répétitifs.
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Elluard, Marie-Paule. "Etude d'un bioréacteur à membranes pour la culture de cellules animales." Toulouse, INPT, 1990. http://www.theses.fr/1990INPT014G.
Full textAbstract:
La culture de cellules animales en reacteur est difficile car ces cellules sont complexes, fragiles et sensibles a l'environnement physico-chimique. Il en resulte des couts de production eleves et aucun des procedes aujourd'hui proposes n'est satisfaisant a l'echelle industrielle. L'objectif de ce travail est de montrer qu'un bioreacteur a membranes minerales ou organiques, disposant d'une possibilite de limitation des phenomenes de colmatage par inversion du sens de circulation, assure un renouvellement du milieu de culture dans l'environnement immediat des cellules suffisant pour apporter les nutrients requis et pour eliminer les metabolites toxiques. La premiere partie fait l'etat de l'art concernant les bioreacteurs utilises dans l'industrie et ceux etudies a l'echelle du laboratoire. Dans les deuxieme et troisieme parties, le bioreacteur est decrit, des membranes sont selectionnees, l'intensite et la repartition des transferts de solvant sont etudiees. L'existence d'une configuration optimale pour l'homogeneite dans le reacteur est mise en evidence. Puis, une etude experimentale montre l'influence des parametres de fonctionnement sur le transfert de solvant et de solutes. Des lois de colmatage traduisant l'existence de phenomenes d'adsorption et de depot de matiere sont utilisees pour interpreter les resultats experimentaux obtenus. Une modelisation est proposee qui prevoit l'evolution du flux de transfert dans le bioreacteur. Pour conclure, un pilote de culture est concu et realise
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Delafosse, Angélique. "Analyse et étude numérique des effets de mélange dans un bioréacteur." Toulouse, INSA, 2008. http://eprint.insa-toulouse.fr/archive/00000238/.
Full textAbstract:
Ce travail de thèse part d’un constat : lors de l’augmentation de la taille des bioréacteurs, des baisses significatives de performances sont observées lors de certaines cultures industrielles. Dans ces cultures, la diminution de la qualité du mélange entre la solution d’alimentation en substrat et le milieu de culture est considérée comme étant l’une des causes principales de la diminution des performances lors de l’extrapolation des bioréacteurs. L’objectif de ce travail de thèse a alors été d’étudier le mélange dans les bioréacteurs de type cuve agitée afin d’analyser les interactions potentielles entre mélange et réaction biologique. L’étude du mélange a été réalisée en utilisant la Mécanique des Fluides Numériques. Deux simulations ont été réalisées : une simulation basée sur les équations de Navier-Stokes en moyenne de Reynolds (RANS), et une simulation des grandes échelles ou Large Eddy Simulation. La première étape de ce travail a été de valider les résultats des deux simulations réalisées avec des données expérimentales disponibles dans le jet de l’agitateur. La comparaison des données expérimentales et numériques montrent qu’une simulation permet de résoudre l’hydrodynamique avec une excellente précision, elle a donc été utilisée pour caractériser le mélange au sein de la cuve. Un traçage numérique a été réalisé afin notamment d’étudier l’influence de la position du point d’injection sur le mélange. Simultanément à l’injection des traceurs, un suivi lagrangien de particules a également été réalisé dans le but d’étudier les variations de l’environnement que peuvent expérimenter des microorganismesThis study is based on a observation : when the size of a bioreactor increases, the biological production performances tend to decrease for some industrial cultures. This decrease is due in part to the reduction of the mixing efficiency with the scale-up of the bioprocess. Thus, the aim of this thesis was to study the mixing process in a bioreactor and to analyse the interactions between mixing and biological reactions. The mixing study was performed using Computational Fluid Dynamics. Two kinds of simulation were used : a Reynolds-Averaged Navier-Stokes simulation and a Large Eddy Simulation. The first step was to assess the numerical hydrodynamics of the two simulations from results obtained by Particule Image Velocimetry experiments in the impeller discharge of the stirred tank used. These first results have shown that the Large Eddy Simulation solve with an excellent accuracy the hydrodynamics, so the LES was used to caracterize mixing in the tank. The mixing of an inert scalar was followed to study the influence of the injection location on the mixing process. At the same time, a Lagrangian particle tracking was performed to study the variation of their microenvironment that can be observed by microorganisms
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Couët, Frédéric. "Contrôle d'un bioréacteur à perfusion pour la régénération du tissu vasculaire." Doctoral thesis, Université Laval, 2011. http://hdl.handle.net/20.500.11794/22956.
Full textAbstract:
La disponibilité limitée de vaisseaux sanguins autologues pour les chirurgies vasculaires telles que le pontage coronarien ou périphérique et les performances cliniques insuffisantes des prothèses vasculaires pour le remplacement de vaisseaux sanguins de petit diamètre (Ø < 6 mm) justifie la recherche dans le domaine du génie tissulaire vasculaire. L’une des stratégies explorées – le génie tissulaire fonctionnel – vise à régénérer un vaisseau sanguin in vitro dans un environnement contrôlé appelé bioréacteur. L’objectif de cette thèse est de concevoir un bioréacteur à perfusion et de développer un système de contrôle pour ce bioréacteur afin d’interagir de manière dynamique avec une construction artérielle dans le but de guider et de stimuler la maturation de constructions artérielles. La principale question étudiée dans ce projet est de déterminer comment choisir les conditions de culture à l’intérieur d’un bioréacteur le plus efficacement possible. Deux grands enjeux ont été identifiés : d’abord, le besoin de comprendre les différents phénomènes physiques et biologiques qui se déroulent à l’intérieur du bioréacteur. Ensuite, la nécessité de diriger la régénération du tissu vasculaire. Une commande utilisant le concept de programmation génétique fut développé afin de modéliser en temps réel la régénération du tissu vasculaire. En utilisant les modèles générés, la commande recherche une stratégie optimale de culture (déformation circonférentielle, cisaillement longitudinal et fréquence du débit pulsé) en considérant un processus de décision Markovien résolu par programmation dynamique. Par simulation numérique, on montre que cette méthode a le potentiel de favoriser une croissance plus rapide et plus sécuritaire des tissus en culture et permet d’identifier plus efficacement les paramètres importants pour la croissance et le remodelage des constructions artérielles. La commande est capable de gérer des modèles de croissance non linéaires. Expérimentalement, le système développé permet de mieux comprendre l’évolution des propriétés mécaniques d’une construction artérielle dans un bioréacteur.The limited availability of autologous blood vessels for bypass surgeries (coronary or peripheral) and the poor patency rate of vascular prosthesis for the replacement of small diameter vessels (Ø < 6 mm) motivate researches in the domain of vascular tissue engineering. One of the possible strategies named functional tissue engineering aims to regenerate a blood vessel in vitro in a controlled environment. The objective of this thesis is to design a perfusion bioreactor and develop a control system able to dynamically interact with a growing blood vessel in order to guide and stimulate the maturation of the vascular construct. The principal question addressed in this work is: How to choose culture conditions in a bioreactor in the most efficient way? Two main challenges have been identified: first, the need to develop a better comprehension of the physical and biological phenomenon occurring in bioreactors; second, the need to influence and optimize vascular tissue maturation. A controller based on the concept of genetic programming was developed for real-time modeling of vascular tissue regeneration. Using the produced models, the controller searches an optimal culture strategy (circumferential strain, longitudinal shear stress and frequency of the pulsed pressure signal) by the mean of a Markov decision process solved by dynamic programming. Numerical simulations showed that the method has the potential to improve growth, safety of the process, and information gathering. The controller is able to work with common nonlinearities in tissue growth. Experimental results show that the controller is able to identify important culture parameters for the growth and remodelling of tissue engineered blood vessels. Furthermore, this bioreactor represents an interesting tool to study the evolution of the mechanical properties of a vascular construct during maturation.
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Ognier, Stéphanie. "Contribution pour le contrôle dynamique du colmatage en bioréacteur à membranes." Montpellier 2, 2002. http://www.theses.fr/2002MON20143.
Full text
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Choucha-Snouber, Leïla. "Développement d'un bioréacteur microfluidique hépato-rénal pour le criblage des xénobiotiques." Compiègne, 2012. http://www.theses.fr/2012COMP2005.
Full textAbstract:
L'objectif de ma thèse a été de développer un bioréacteur microfluidique hépato-rénal pour tester la toxicité des xénobiotlques sur le rein. Pour cela les cellules MDCK (cellules de rein de chien) ont été choisies comme modèle. L’étude approfondie des mécanismes d’aptabilité des cellules au microenvironnement et aux flux en continue, a montré que les cellules prolifèrent en 3-D et présentent un état inflammatoire. L'analyse du transcriptome a permis de mettre en évidence des gênes des fonctions spécifiques du rein et du métabolisme de phase l et II, ces résultats ont été confirmés par un profil protéomique. Ainsi le microconfinement et le flux participent dans le maintien des fonctions de la cellule rénale et dans la réponse adaptative à l’état inflammatoire. La même approche expérimentale nous a permis de déterminer les principales voies de signalisations cellulaires modulées par l'ifosfamide, un anticancéreux néphrotoxique métabolisé par le foie. De ce fait ces résultats nous ont permis d'utiliser les cellules MDCK dans un modèle de co-culture avec le modèle hépatique préétablis par l’équipe. La co-culture des deux types cellulaire nous a permis de détecter la biotransformation de l’ifosfamide par les cellules hépatiques HepaRG et l'effet toxique de ses métabolites sur les cellules MDCK. L'analyse par chromatographie couplée à la spectrométrie de masse a permis de confirmer que l’effet observé est dû au chloroacétaldéhyde le métabolite néphrotoxique. Les travaux de cette thèse confortent l’utilité de notre outil comme moyen pour évaluer la toxicité et/ou l'efficacité d'un médicament, découvrir de nouvelles cibles thérapeutiques et déterminer de nouveaux biomarqueursThe aim of my thesis was to develop a liver-Kidney microfluidic bioreactor to test the toxicity of xenobiootics on the kidney. For that MDCKcells (kidney dog cells) were selected as the model. The study of the mechanisms of cell adaptability to the microenvironment and continuous flow showed that the cells proliferatein 3-D and have an inflammatory statute. The transcriptome analysis has allowed us to identify genes of the specific kidney functions and the phase I and II of metabolism. These results are supported by a proteomic profile. Thus the microconfinment and the flow are involved in maintaining functions of the renal cells, and adaptive response to the inflammatory condition. By the same experimental approach we have identified the main signaling pathways modulated by ifosfamide, an anticancer nephrotoxic drug metabolized by the liver. Thereby, our results allowed using the MDCK cells within a compound co-culture model with the liver model predetermined by the team. The co-culture of the two cell types allowed us to detect the metabolism of ifosfamide by the HepaRG (live cells) and the toxic effect of its metabolites on MDCK cells. Analysis of culture medium compounds by chromatography mass spectrometry show that the effect observed is due to chloroacetaldehyde, the nephrotoxic metabolite. Works of this thesis confirms the usefulness of our device as a means to evaluate the toxicity and/or the effectiveness of a drug, discover new therapeutic targets and identifying new biomarkers
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Massot, Arnaud. "Epuration d'effluents de produits phytosanitaires par Bioréacteur à Membranes de Nanofiltration." Bordeaux 1, 2007. http://www.theses.fr/2007BOR13551.
Full textAbstract:
Les eaux de rinçage du matériel de pulvérisation agricole génèrent des eaux usés contenant des résidus de pesticides nuisibles pour l'environnement. Afin de limiter la nocivité reconnue de ces déchets, plusieurs technologies sont actuellement disponibles. Celles-ci sont basées soit sur la concentration des matières actives soit sur la dégradation biologique ou physicochimique des produits phytosanitaires. Au cours de ce projet de recherche nous avons développé un bioréacteur à membranes pour le traitement de ces rejets. Ce procédé réalise une dégradation biologique des matières actives, tandis que la membrane assure la rétention d'éventuelles fractions résiduelles de pesticides non dégradés. Il permet donc de s'affranchir de la filière de traitement traditionnelle tout en prévenant les possibles dysfonctionnements du traitement biologique. Après une phase d'acclimatation des microorganismes aux produits phytosanitaires, ceux-ci sont éliminés. Cette élimination s'accompagne de diminutions de la toxicité et de la concentration en matières actives dans l'effluent. En fonction de la liqueur mixte employée, cette élimination est due à des mécanismes de biodégradation et de biosorption ou seulement à de la biosorption. Une membrane de Nanofiltration retenant 99,6% d'un pesticide modèle a été sélectionnée. Ceci a permis de réaliser un Bioréacteur à Membranes de Nanofiltration pilote. Il a été évalué lors du traitement d'un effluent phytosanitaire réel dont la toxicité a été diminuée de façon significative. L'implication des matières en suspension et des substances exopolymeriques solubles sur le colmatage de la membrane a été identifiée.
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Cadi, Zouheïr. "Méthanisation en bioréacteur à membrane : application à un effluent de papeterie." Lyon 1, 1994. http://www.theses.fr/1994LYO19005.
Full textAbstract:
La digestion anaerobie d'un effluent synthetique a ete etudiee en bioreacteur a membrane. Le milieu synthetique mis en uvre simule les effluents produits par les usines qui fabriquent du papier pour carton ondule. La configuration en deux etapes (reacteur acidogene conduit en chemostat et reacteur a membrane places en serie) a ete mise en uvre pour etudier l'influence du temps de sejour hydraulique a charge volumique constante, sur la capacite d'epuration de la phase methanogene. L'epuration est demeuree constante pour les temps de sejour hydraulique testes. La configuration en une etape a ensuite ete mise en uvre pour etudier l'influence du temps de sejour hydraulique a charge volumique constante, l'influence de la charge volumique a temps de sejour des boues constant et l'influence du temps de sejour des boues a charge volumique constante, sur le comportement du pilote. La diminution du temps de sejour hydraulique a charge constante entraine une baisse de l'epuration. Pour l'augmentation de la charge a temps de sejour des boues constant, la concentration en matieres volatiles totales est proportionnelle a la charge appliquee. Par ailleurs, l'augmentation de la charge volumique est accompagnee d'une augmentation de la vitesse specifique de consommation du substrat et d'une baisse de l'epuration. L'augmentation du temps de sejour des boues entraine la diminution de la vitesse specifique de consommation du substrat. Par ailleurs, l'accumulation de biomasse, qu'elle resulte de variations de charge ou du temps de sejour des boues, s'accompagne d'une accumulation de macromolecules solubles
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Figaro, Sarah. "Intégration d'un bioréacteur à lit fluidisé dans un circuit extracorporel monitoré." Thesis, Compiègne, 2015. http://www.theses.fr/2015COMP2202/document.
Full textAbstract:
La nécessité de nouveaux modes de suppléance hépatique se fait clairement ressentir pour maintenir en vie les patients en attente d’une greffe. Des traitements, basés sur l’utilisation de cellules cultivées dans un environnement adéquat, pourraient même permettre le rétablissement de certains patients en insuffisance hépatique sévère et ainsi éviter la greffe et les traitements immunosuppresseurs associés. Une suppléance hépatique efficace pourrait aussi servir au rétablissement des patients récemment greffés ou ayant subi une hépatectomie. L’objectif de cette thèse a été de développer, créer et valider un nouveau foie bioartificiel avec une prise en compte des contraintes réglementaires des médicaments combinés de thérapie innovante. Ce BAL doit pouvoir inclure des bioréacteurs à lit fluidisé perfusés par du plasma et contenant des sphéroïdes d’hépatocytes encapsulés. Des microparticules de verre, ajoutés aux billes d’alginate pour les alourdir, permettent d’obtenir une fluidisation optimale dans du plasma pathologique sans que des effets délétères ne soient observables ni pour les cellules ni pour les propriétés mécaniques des billes. Une méthode de culture cellulaire utilisant un revêtement anti-adhérent sur des boites de Petri en verre permet de produire un nombre important de sphéroïdes viables in vitro. Ces sphéroïdes encapsulés peuvent être maintenus vivants et métaboliquement actifs dans un bioréacteur à lit fluidisé pendant au minimum 4 jours.Pour assurer l’efficacité du BAL et la sécurité des patients, une circulation extracorporelle complexe a été mise au point pour être compatible avec une machine d’épuration extracorporelle commerciale, la Prismaflex® de la société Gambro, déjà utilisée en soins intensifs. Une étude préclinique sur un modèle ovin a montré que le traitement était bien toléré en ce qui concerne les aspects hémodynamiques. La prochaine étape concerne la mise en place d’une étude dans un modèle porcin d’insuffisance hépatique, avant de pouvoir procéder aux premiers essais cliniquesThe need for new liver support devices is clearly felt to allow keeping alive patients waiting for a transplant. Treatments, based on the use of cells cultured in an adequate environment, may even allow the recovery of some patients suffering from acute liver failure and avoid graft and associated immunosuppressive therapies. A hepatic substitution could also be used to reestablish patients recently transplanted or who had underwent an hepatectomy.. The objective of the thesis was to design, create and validate of a new bioartificial liver with consideration for the regulatory requirements of the Advanced Therapies Medical Product (ATMP). This device has to include fluidized bed bioreactors perfused with plasma and hosting alginate-encapsulated hepatocytes spheroids. Microparticles of glass have been added to weight down alginate beads in order to have an optimal fluidization in pathological plasma without negative effects neither on cells metabolism nor on mechanical properties of the beads. A cellular culture method using non adhesive coating in Petri dish led to the production of a large amount of viable spheroids in vitro. These encapsulated spheroids can be kept alive and metabolically active in a fluidized bed bioreactor during a minimum of four days. To ensure the efficacy of the BAL and the safety of patients, a complex extracorporeal circulation was designed to be compatible with a commercial medical device, the Prismaflex® monitor of the company Gambro, already used in intensive care units. A preclinical study on sheeps has shown that the treatment was well tolerated in terms of hemodynamics considerations. The next step is the establishment of a study in a porcine model of liver failure, before we can proceed to the first clinical trial
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Chtioui, Omar. "Production sélective de lipopeptides par Bacillus subtilis en bioréacteur à disques tournants." Thesis, Lille 1, 2011. http://www.theses.fr/2011LIL10162/document.
Full textAbstract:
La souche de Bacillus subtilis ATCC 21332 produit deux familles de lipopeptides (les surfactines et les fengycines/plipastatines) qui présentent des propriétés biologiques d’intérêt. La productivité des procédés fermentaires en mode continu ou discontinu et leur extrapolation à grande échelle est limitée par des problèmes cinétiques et technologiques notamment par le transfert d’oxygène et la formation massive de mousse. Le travail réalisé porte sur la mise en œuvre d’un procédé innovant permettant la production de lipopeptides sans mousse et sur l’extraction des molécules à partir du milieu de fermentation. Après des travaux concernant l’amélioration de la production des lipopeptides par des cellules de B. subtilis immobilisées sur des supports solides, un bioréacteur à disques tournants permettant la production importante et sélective de lipopeptides a été mis en œuvre. Des concentrations de plus de 1 g L-1 de lipopeptides ont été obtenues lors des fermentations. Le transfert d’oxygène, facteur limitant primordial de ce métabolisme chez B. subtilis, a été étudié. Il a été fortement affecté par l’agitation pour toutes les configurations du bioréacteur étudiées. Pour des KLa se situant entre 0,001 et 0,003 s-1, le métabolisme est orienté vers la synthèse de fengycines qui représentent jusqu’à 80 % des lipopeptides synthétisés. La productivité en fengycine particulièrement intéressante et la simplicité de la mise en œuvre du bioréacteur permet d’envisager une extrapolation de la production à l’échelle industrielle. Simultanément à la production, des études concernant l’extraction des lipopeptides par pertraction dans un contacteur à disques tournants ont été entreprises. Les résultats obtenus sur l’extraction de la surfactine montrent le potentiel de cette technique séparative pour la récupération des lipopeptides à partir de leur milieu de fermentationBacillus subtilis ATCC 21332 produces two families of lipopeptides (surfactins and fengycins/plipastatins) with different biological properties of interest. The productivity of fermentation process in batch or continuous conditions and bioreactors scale-up are limited by the problems of oxygen transfer limitation and foaming. This work presents a novel process of non-foaming production of lipopeptides in a rotating discs bioreactor and pertraction studies on the recovery of lipopeptides from fermentation broth. The improving production of lipopeptides by B. subtilis immobilized on solid supports enabled the implementation of an original bubbleless bioreactor for a selective production of lipopeptides. More than 1 g L-1 of lipopeptides was produced in this new rotating discs bioreactor. The oxygen transfer, a key factor for the metabolism of B. subtilis, was studied, also. In every studied configuration of bioreactor, the transfer of oxygen was strongly affected by the agitation conditions. At KLa in the range of 0.001-0.003 s-1, mainly fengycin was produced (up to 80% of total lipopeptides). The obtained high fengycin selectivity and the simplicity of the implementation of the rotating discs bioreactor suggest its potential scale-up. The extraction of lipopeptides by pertraction in a rotating discs contactor was studied, also. The obtained results on surfactin recovery by pertraction allow to consider this technique as suitable for lipopeptides extraction from fermentation broth
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Kahn, Cyril. "Ingénierie tissulaire des ligaments : conception d'un bioréacteur et étude des propriétés mécaniques." Thesis, Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 2009. http://www.theses.fr/2009INPL010N/document.
Full textAbstract:
L’ingénierie tissulaire vise à l’élaboration de prothèses biologiques par la régénération ou la culture, in vitro ou in vivo, de tissus ou d’organes. Dans la stratégie de culture in vitro, le développement de nouveaux outils, tels que des bioréacteurs, permettant la culture de cellules ou de tissus sous sollicitations mécaniques spécifiques au tissu est primordial. De plus, l’avancée de cette discipline dans la régénération des tissus nécessite de développer, dès à présent, des méthodes d’évaluation mécanique satisfaisantes permettant de comparer ces néo-tissus aux tissus sains selon des critères de sollicitations physiologiques. En effet, pour parvenir à une bonne évaluation de ces matériaux, il est nécessaire de pouvoir les tester sur des chargements représentatifs des sollicitations physiologiques auxquelles ils sont soumis. Nous avons ainsi, dans un premier temps, conçu et développé un bioréacteur de ligaments permettant la culture de cellules stimulées mécaniquement par des sollicitations cycliques de traction-torsion. Ce bioréacteur a été dimensionné afin de pouvoir obtenir des bio-prothèses de taille comparable aux ligaments et tendons à remplacer (4 à 5 cm de long). Nous avons, dans un deuxième temps, développé un modèle du comportement mécanique global de ces tissus à partir du formalisme thermodynamique développé au sein de notre laboratoire et des observations faites sur des tendons d’Achille de lapin. Ce modèle a pour but d’approfondir la compréhension des structures intervenant de façon prépondérante dans la qualité mécanique de ces tissus ainsi que l’évaluation et l’optimisation des matrices de support et des néo-tissus devant s’y substituerTissue Engineering aims to fabricate bio-prostheses by regenerating or culture, in vivo or in vitro, tissues or organs. In the in vitro strategy, developing new tools such as bioréactors which allow the culture of cells or tissues under their specific mechanical solicitations is a huge point. Moreover, the last advances of this discipline in regeneration of tissues require new mechanical model allowing their evaluation and comparison to native tissue under physiological loading. Indeed, in order to obtain a good evaluation of their mechanical quality, it is important to be able to applied mechanical solicitations linked to physiological ones. As a first step, a bioreactor of ligament allowing the culture of cells under mechanical solicitations of cyclic traction-torsion was designed and developed. This bioreactor was sized to potentially obtain a bio-prosthesis comparable to native tissue in term of size (4 to 5 cm long). In a second time, a mechanical model was elaborated based on a thermodynamic formalism developed in our laboratory and the observation made on rabbit Achilles tendons. The goals of this model are to improve our knowledge on the mayor structures involved into the mechanical quality of theses tissues and to evaluate and optimise the scaffolds and neo-tissues of substitution
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Ranava, David. "Etude d'un consortium microbien producteur d'hydrogène : de l'interaction inter-bactérienne au bioréacteur." Thesis, Aix-Marseille, 2016. http://www.theses.fr/2016AIXM4700.
Full textAbstract:
Dans la nature, les microorganismes s’organisent en communauté où la concertation de leur métabolisme leur permet de coloniser des endroits peu propices. La biodégradation de la matière organique nécessite un couplage métabolique entre les différents microorganismes impliqués et constitue un modèle de choix pour l'étude des interactions où leurs relations restent mal définies et nécessitent d’être mieux caractérisées. Le décryptage du mécanisme mis en jeu permettrait d'optimiser la production de composés bioénergétiques comme l'hydrogène. Nous avons étudié un consortium composé de Desulfovibris vulgaris Hildenborough, une bactérie sulfato-réductrice et de Clostridium acetobutylicum, une bactérie fermentaire. Ces deux bactéries sont retrouvées dans des consortia naturels impliqués dans la dégradation de la biomasse. Des approches de microbiologie, de métabolisme et de microscopie ont permis de démontrer l’existence d’une interaction physique et d'un échange de molécules cytoplasmiques entre les deux bactéries. Ceci s'associe à une réorientation du flux de carbone dans la bactérie C. acetobutylicum qui se traduit par une production d’hydrogène accrue. Ce comportement est lié aux conditions de stress nutritionnel pour la bactérie D. vulgaris. De plus, des molécules signal de type AI-2 jouent un rôle important dans la mise place de l'interaction physique. Un inhibiteur de cette interaction, produit par D. vulgaris dans certaines conditions, a été découvert. Ce travail a permis d'acquérir de nouvelles connaissances sur les relations métaboliques et les interactions physiques entre les bactéries impliquées dans la biodégradation de la biomasse dans un consortiumIn nature microorganisms live in communities, in which the complementarity of their metabolism allows them to colonize less favourable ecological niches. Biodegradation of organic matter requires tight metabolic coupling between the different microorganisms involved, and constitutes an ideal model for studying the interactions between them, which are still not well established and require further characterization. Furthermore, deciphering the metabolic couplings established between the partners would allow optimization of this process for production of compounds of biotechnological interest, such as hydrogen. During the course of this work we have studied an artificial consortium constituted by Desulfovibris vulgaris Hildenborough sulphate-reducing bacterium, and Clostridium acetobutylicum a fermentative bacterium; both of them are found in natural consortia involved in biomass degradation. Microbiological, metabolic and microscopic approaches allowed us to show the existence of a physical interaction, with exchange of cytoplasmic molecules, between the two bacteria. This is associated with reorientation of the carbon flux in Clostridium acetobutylicum, resulting in increased hydrogen production. This behaviour is linked with the nutritional stress of D. vulgaris. Moreover, AI-2 type signal molecules produced in these conditions are crucial for the physical interaction between the two bacterial partners. An inhibitor produced by D. vulgaris in certain conditions has been discovered. This work has allowed us to acquire new knowledge about metabolic relations and physical interactions between bacteria involved in biomass degradation in a consortium
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Chamam, Baha. "Traitement d'effluents textiles réel et synthétique (cassulfon CMR) par bioréacteur à membrane." Montpellier 2, 2007. http://www.theses.fr/2007MON20154.
Full text
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Pen, Nakry. "Hydroxylation microbienne du méthane au sein d'une nouvelle configuration de bioréacteur à membranes." Thesis, Montpellier, Ecole nationale supérieure de chimie, 2014. http://www.theses.fr/2014ENCM0014.
Full textAbstract:
Ce travail de thèse a pour objectif le développement et l'optimisation d'une nouvelle configuration de bioréacteur à membranes (BRM) pour l'hydroxylation efficace et sûre du méthane par la bactérie Methylosinus trichosporium OB3b. Ce BRM couple un bioréacteur à deux contacteurs membranaires gaz/liquide macroporeux qui alimentent en continu chaque substrat gazeux (méthane et air) sans générer de bulle dans la suspension bactérienne, évitant ainsi la formation d'un mélange gazeux méthane/air explosif. Dans un premier temps, la faisabilité et la reproductibilité de ce nouveau bioprocédé de conversion du méthane en méthanol ont été démontrées. D'une part, la productivité moyenne obtenue dans ce BRM (75 ± 25 mg méthanol.(g cellules sèches)-1.h-1) est près de deux fois meilleure que celle obtenue dans un réacteur fermé conduit dans les mêmes conditions que le BRM, traduisant un transfert de masse gaz-liquide accru dans le BRM. D'autre part, la productivité obtenue dans ce nouveau BRM est similaire aux meilleures productivités reportées dans la littérature pour des réacteurs alimentés avec un distributeur de gaz à bulles et près de 35 fois meilleure que celle reportée pour le seul autre BRM (à membranes denses) présent dans la littérature. Dans un second temps, le suivi cinétique de l'activité intrinsèque hydroxylante du biocatalyseur a permis de vérifier que l'arrêt de production du méthanol qui est observé après 14 h de réaction correspond à une perte quasi-totale de l'activité du biocatalyseur. Plusieurs essais ont été réalisés pour appréhender les facteurs pouvant avoir une influence sur l'activité hydroxylante de la bactérie, en vue de trouver le moyen d'augmenter le temps de production. Ces essais ont mis en évidence que l'arrêt de production est dû à la fin de vie du biocatalyseur. En parallèle à ces études, dans l'objectif de régénérer le cofacteur NAD nécessaire à la réaction d'hydroxylation de manière économique et in situ, des essais ont été conduits avec un système bio-électrochimique innovant (biocathode) visant à remplacer les électrons d'un donneur d'électrons (formiate) par ceux d'un métal faiblement polarisé. Ces essais ont montré l'incapacité de ces bactéries à utiliser les électrons d'une électrode dans les conditions de la réactionThis work aimed to develop and optimize a new configuration of membrane bioreactor (MBR) for an efficient and safe methane hydroxylation by the Methylosinus trichosporium OB3b bacterium. This BRM couples a bioreactor with two gas/liquid macroporous membrane contactors supplying continuously each gaseous substrate (methane and air) without generating any bubble in the bacterial suspension, avoiding thus the formation of an explosive methane/air gas mixture. In the first step, the feasibility and the reproducibility of this new bioprocess for the conversion of methane into methanol was demonstrated. In the one hand, the average productivity achieved in the MBR (75 ± 25 mg methanol.(g dry cell)-1.h-1) is twice higher than that obtained in a batch reactor operated with the same conditions, highlighting an increased mass transfer in the MBR. In the other hand, productivity obtained in this MBR is similar to the best productivities reported in the literature for reactors (either fed-batch or continuous) using gas bubble spargers and about 35-times better than the one reported for the only other MBR (with dense membranes) present in the literature. Secondly, a kinetic monitoring of the intrinsic hydroxylating activity of the biocatalyst confirmed that the methanol production stop observed after 14 hours of reaction matched a quasi-total loss of the biocatalyst activity. Several trials were conducted to understand the factors which may influence the bacterial hydroxylating activity, in order to find a way to increase the production time. These trials put in evidence that the production stop is caused by the end of life of the biocatalyst. In parallel to these studies, aiming to regenerate the NAD cofactor required for the reaction by a cheap and in situ way, several tests were conducted with an innovative bio-electrochemical device (biocathode) to replace the electrons from an electron donor (formate) by those from a weakly polarized metal. These trials showed the inability of this bacterium strain to use electrons from an electrode in the conditions of the reaction
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Chevrier, Turbide Guillaume. "Optimisation des paramètres de fonctionnement d’un bioréacteur dans un procédé de tri-compostage." Mémoire, École de technologie supérieure, 2011. http://espace.etsmtl.ca/1052/1/CHEVRIER_TURBIDE_Guillaume.pdf.
Full textAbstract:
L’importante quantité de matière organique dans les matières résiduelles québécoises en font une cible de premier choix dans la volonté de valoriser les déchets. Le tri-compostage est une des méthodes de valorisation de la matière organique à l’échelle d’une communauté. Ce procédé permet le tri de la matière organique contenue dans la MR mixte pour ensuite réaliser son compostage.
Un bioréacteur rotatif initie l’opération de compostage et permet le tri de la matière organique. L’objectif de la recherche étant d’optimiser la performance de ce bioréacteur, la ventilation, la vitesse de rotation et de la masse de remplissage de cet équipement ont été ciblés comme paramètres clé.
Des essais sur une unité pilote de 2,57 m3 ont été réalisés afin de traiter des matières résiduelles domestiques mixtes et d’évaluer la performance lors de la variation des paramètres choisis. Les résultats obtenus n’ont pas permis de raffiner la vitesse de rotation ; en revanche, une ventilation d’air chaud a conduit à une augmentation de la
perte de masse de près de 10 %, ce qui n’a pas été possible avec une ventilation d’air frais.
Aussi, la perte de masse a atteint 16,8% en traitant environ 230 kg par m3 de bioréacteur. Le temps de séjour nécessaire pour atteindre la période thermophile a été établi à près de 2,4 jours, ce qui correspond à une réduction de 8% par rapport au temps de séjour actuel en industrie.
Finalement, d’éventuels travaux de recherche pourraient être réalisés pour confirmer la relation entre l’échelle réelle et l’unité pilote de même que pour adapter le bioréacteur à d’autres technologies de valorisation.
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Rodriguez, Susa Manuel. "Étude d'un bioréacteur anaérobie à membranes immergées pour le traitement des eaux résiduaires." Toulouse, INSA, 2005. http://www.theses.fr/2005ISAT0050.
Full textAbstract:
Un bioréacteur anaérobie à membranes a été étudié comme alternative technologique pour le traitement des eaux résiduaires. L'originalité de ce travail réside dans l'utilisation simultanée d'une biomasse de type granulaire et d'un système de membranes immergées. Le procédé a été étudié en continu pendant 300 jours sous conditions psychrophiles (20°C). Une caractérisation des conditions hydrauliques et de la répartition des particules dans le bioréacteur a été réalisée. Après 300 jours de travail, aucune diminution de la taille des granules microbiens et aucune perte d'activité méthanogène n'ont été observées, ceci démontrant l'intérêt d'un système de rétention immergé par rapport aux filtrations externes tangentielles. Un rendement d'élimination de la matière organique entre 86 et 90% ont été obtenues. La filtration membranaire a contribué significativement à cette élimination, surtout durant les périodes instables de fonctionnement du procédé biologique. Le rôle fondamental joué par les réactions biologiques dans le colmatage de la membrane a été démontré. Les produits microbiens solubles ont été identifiés parmi les molécules responsables d'une partie du colmatage par adsorption de la membrane. Enfin, la concentration en acides gras volatils, indiquant l'accumulation d'intermédiaires réactionnels et la libération de matières en suspensions, est apparu comme un indicateur du potentiel de colmatageAn anaerobic membrane bioreactor with membranes separation was studied as technological alternative for wastewater treatment. For the first time, anaerobic granular biomass was coupled with an immersed membrane system. The process was studied during 300 days at psychrophilic conditions (20°C). Hydraulic and particle characterization and were realized. At the end of operation the size and the methanogenic activity of anaerobic granules were maintained, showing the interest of immersed membrane system. Organic matter removal rate between 86% and 90% were obtained. The membrane filtration had a significant contribution on the organic matter removal, especially during the periods of biological instability. A very important effect of biological process on membrane fouling was observed. Soluble microbial products were showed as substances involved in the membrane fouling by adsorption. Finally, the transient accumulation of volatile fatty acids, indicating microbial products and suspended solids release, was suggested as a potential fouling index for the anaerobic process coupled at membranes
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Abdelhay, Arwa. "Développement d'un bioréacteur biphasique pour la dégradation du phénanthrène par Mycobacterium 6PY1 sp." Grenoble INPG, 2008. http://www.theses.fr/2008INPG0121.
Full textAbstract:
L'objectif général de cette étude consistait à évaluer le potentiel d'un bioréacteur biphasique couplé avec un dispositif d'aération utilisant des mélangeurs statiques, pour la biodégradation du phénanthrène (hydrocarbures aromatiques polycycliques modèle). Des mesures préliminaires ont été consacrées à l'adaptation physiologique de Mycobacterium sp. 6PY1 dans un système à un seul substrat et à l'optimisation des conditions opératoire. Les résultats fondamentaux acquis au cours de ces étapes préliminaires ont été appliqués à la dégradation de phénanthrène dans le bioréacteur biphasique combiné avec le système d'aération des mélangeurs statiques. Il a été constaté que ce système est performant pour la dégradation du phénanthrène. En outre, l'intégration des mélangeurs statiques dans le système biphasique améliore à la fois la vitesse de biodégradation (+15%) et la production de biomasse (+21%)The overall objective outlined in the work of this thesis is to evaluate the potential of a two-phase partitioning bioreactor TPPB supplemented with an aeration system equipped with static mixers, for the biodegradation of phenanthrene (Polycyclic Aromatic Hydrocarbon model). Preliminary steps were devoted to the physiological adaptation of the Mycobacterium sp. 6PY1 in sole subtrate system and to the optimisation of the operating conditions. The fundamental results gained in these preliminary steps were applied to phenanthrene degradation in the TPPB combined with the aeration system involving static mixers. It was found that this system is efficient for complete phenanthrene degradation. Furthermore, integrating static mixers in the indicated system enhances both the biodegradation rate by 15% and the biomass production by 21%
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Bouhabila, El Hani. "Epuration d'eaux usées par bioréacteur aéré à membranes immergées : intéraction suspension floculée / membrane." Toulouse, INSA, 1999. http://www.theses.fr/1999ISAT0023.
Full textAbstract:
Cette étude est consacrée à la caractérisation du fonctionnement d’un bio réacteur à membranes à fibres creuses immergées pour l’épuration d’eau usée domestique ou d’un effluent synthétique. Les paramètres qui ont caractérisé le fonctionnement du bio réacteur à membrane sont l’âge de la boue( 10, 20 et 30 jours) et la charge volumique appliquée. Malgré la présence de composés difficilement biodégradables dans l’effluent à traiter, le rendement d’élimination de composés organiques était supérieur à 90% même pour une charge volumique de 5,7 Kg DCO/m3. J. La membrane a prouvé son rôle dans l’élimination des composés organique était associée une nitrification presque complète. Dans ces conditions, les mécanismes du métabolisme endogène sont amplifiés, ce qui a conduit à une réduction de la production des boues estimée à 0,15 KgMES/KgDCO éliminée pour un âge de boue de 30 jours. En revanche, un colmatage des membranes accompagne ces performances. Le surnageant obtenu après centrifugation des boues joue un rôle très important dans ce colmatage : il est responsable de 75% de la résistance au colmatage. L’augmentation de l’âge de la boue réduit le colmatage dû à cette fraction. L’utilisation combinée de l’aération à un débit de 1,8 m3/h et du rétro lavage à une fréquence de 15s chaque 15 min permet de multiplier la perméabilité des membranes par un facteur 7
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Clouzot, Ludiwine. "Etude du bioréacteur à membrane pour l'élimination de l'hormone synthétique 17[alpha]-éthinylestradiol." Aix-Marseille 3, 2009. http://www.theses.fr/2009AIX30028.
Full textAbstract:
L'hormone synthétique 17[alpha]-éthinylestradiol (EE2), présente dans le milieu naturel du fait des rejets anthropiques, est désignée comme le perturbateur endocrinien le plus actif avec un impact sur la faune aquatique dès 0,1 ngEE2. L-1. L'élimination d'EE2 par des boues activées (BA) dans les stations d'épuration classiques (STEP) a été caractérisée par un phénomène unique d'adsorption. Dans l'objectif d'améliorer l'épuration de cette hormone durant le traitement des eaux usées, le bioréacteur à membrane (BàM) a été étudié. Le développement d'une biomasse nitrifiante dans un BàM a permis de créer des capacités de biodégradation et donc d'améliorer l'épuration d'EE2. En appliquant ensuite les conditions de fonctionnement d'une STEP (substrat synthétique et cycles d'aération) au procédé BàM, des BA ont été acclimatées dans les deux configurations (immergée et externe) en fixant un âge de boues de cinquante jours. L'adsorption d'EE2 a été augmentée et des capacités de biodégradation ont été créées. Ce travail a donc mis en avant l'intérêt du BàM pour l'élimination d'EE2 durant le traitement jaiologique des eaux uséesThe synthetic hormone 17[alpha]-ethinylestradiol (EE2) is an endocrine disrupter of great concern with fish feminization induced for concentrations as low as 0. 1 ngEE2. L-1. The hormone elimination by activated sludge (AS) from a wastewater treatment plant was shown to be only sorption. In order to improve EE2 purification, membrane bioreactor (MBR) was studied. Biodegradation abilities were create with nitrifying AS developed in MBR and thus EE2 purification was enhanced. Subsequently, MBR was applied to a wastewater synthetic substrate. Both configurations were tested (immersed and external ones) with sludge retention time fixed at fifty days. Hormone sorption was improved and biodegradation abilities were created. Therefore. MBR appeared as a hopeful solution to improve EE2 purification during biological wastewater treatment
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Günther, Jan. "Caractérisation et optimisation des phénomènes de transfert dans un double bioréacteur à membranes." Thesis, Toulouse, INPT, 2009. http://www.theses.fr/2009INPT047G/document.
Full textAbstract:
L'idée de base est de permettre à deux microorganismes de partager le même environnement tout en les maintenant séparées à l'aide d'une membrane perméable les retenant sélectivement. La principale contrainte résulte du transfert des composées d'intérêts limité par l'écoulement dans et autour des fibres ainsi que dans module et par le colmatage. Le double bioréacteur a membrane étudié dans cette thèse, de par son fonctionnement, alterne les cycles de filtration et rétrofiltration (ou rétrolavage), limitant ainsi en partie le colmatage. Ce travail de thèse s'est donc attaché à approfondir la connaissance des mécanismes de limitation au transfert mis en jeu lors de la filtration de fluide biologique complexes et évolutifs en fonction des conditions opératoires et des caractéristiques géométriques du module de filtration à fibres creuses. Dans cet objectif, sur la base des choix de configuration de module membranaire proposés dans cette étude, et afin de tendre vers une optimisation rationnelle de l'utilisation de ce dispositif, l'étude s'appuya sur l'utilisation d'outils de mécanique des fluides numériques, complétée par une approche expérimentale menée dans des conditions modèles. Les simulations réalisées par cette approche ont ainsi mis en évidence de grandes variations des vitesses de filtration le long de la fibre et ceci en lien direct avec une augmentation de la perte de charge à l'extérieur des fibres due au confinement induisant une baisse des performances de filtration. De manière similaire, un modèle numérique de formation de dépôt nous a permis d'évaluer l'effet du confinement de fibres. Il entraine une augmentation de pression dans la partie fluide externe induisant une forte variation de pertes de charges entrainant une répartition du dépôt le long de la fibre beaucoup plus inhomogène. Le retour du numérique à l'expérimental réalisé s'est attaché à décrire l'influence des conditions de mise oeuvre sur les performances de filtration du pilote. L'analyse méthodique de l'influence du sens de filtration et de la compacité dans le cas de fluides modèles (suspension de différents microorganismes / solutions de protéines modèles) et dans le cas de fluides biologiques évolutifs (milieux de fermentation + micro organismes) fut réalisée. L'ensemble de ces résultats nous permettent de donner des recommandations aux futurs utilisateurs du double bioréacteur à membranesThis work presents a specific bioreactor previously designed to study microbial interactions. In this process, the microbial species in two tanks are physically separated by a microfiltration membrane. In order to give to the microorganisms a molecular environment in each compartment similar to the one that would be obtained if the microbial cells were cultivated in the same reactor, two criteria have to be considered: (i) the flow rates between compartments have to be sufficient with respect to the microbial kinetics and (ii) all the molecular compounds of the medium that have an effect on the microorganism behaviour must pass through the membrane. The main constrain is due to transfer of component limited by the fluid flow in and around the fiber of the filtration module. This thesis has therefore committed to deepening the understanding of the mechanisms limiting the transfer involved during the filtration of biological fluid complex according to operating conditions and geometric characteristics of the hollow fiber module of filtration. For this purpose, based on the choice of membrane module configuration proposed in this study, and to strive for a rational optimization of the use of this device, the study relied on the use of CFD tools, supplemented by an experimental approach conducted under models conditions. The numerical simulations of fluid flow have shown a modification of the axial filtration velocity profile with packing density. Similarly, a numerical model of cake deposit was developed and show difference of cake growth along the fiber with packing density. Two experimental hollow fiber modules with two packing densities were tested with clean water and biological fluid, and showed good agreement with the numerical data. These results underline the variations of filtration velocity along the fiber that will allow some predictions on fouling deposit to be done
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Lemoine, Denis. "Conception et expérimentation de bioréacteurs à microorganismes immobilisés adaptés à la dénitrification biologique de l'eau." Rouen, 1991. http://www.theses.fr/1991ROUE5028.
Full textAbstract:
Des structures « composites » gel d'agar/membrane(s) microporeuse(s) confinant des cellules viables de Shewanella putrefaciens ou Pseudomonas denitrificans ont été appliquées à la dénitrification d'eau à forte concentration en nitrate (2,5 mM). Deux types de réacteurs ont été étudiés. Dans le premier, la source de carbone (méthanol ou acide acétique) est introduite directement dans l'eau à traiter. L'activité dénitrifiante la plus élevée (0,73 mg NO-3 h-1 cm-3 de gel) est observée avec P. Denitrificans métabolisant l'acide acétique (15 mM). Un second type de réacteur a été expérimenté pour éviter la contamination de l'eau traitée par le substrat carboné. Les bactéries dénitrifiantes immobilisées (P. Denitrificans) sont alimentées par deux flux séparés de nitrate et d'acétate. L'influence du débit des phases liquides, de la concentration en substrat carboné et de l'épaisseur de la couche d'agar a été étudiée. Au débit de 10 ml h-1, la vitesse spécifique de dénitrification s'étend de 50 à 88 microgrammes de NO3/h-1 cm-3 pour une concentration en acide acétique de 7,5 mM et une épaisseur de gel de 3 mm. Dans ces conditions, cependant, une quantité d'ions nitrite supérieure à la dose admise est observée dans l'eau traitée: la mise en série de deux réacteurs remédie à ce problème. L'activité dénitrifiante reste stable pendant plusieurs mois durant lesquels l'eau traitée reste exempte de substrat carboné et de bactéries éventuellement libérées du gel. Des perspectives d'application pratique du procédé de dénitrification à double flux sont évoquées dans la conclusion de ce mémoire
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Lesage, Nicolas. "Etude d’un procédé hybride Adsorption / Bioréacteur à membranes pour le traitement des effluents industriels." Toulouse, INSA, 2005. http://eprint.insa-toulouse.fr/archive/00000294/.
Full textAbstract:
La présence de composés toxiques à l’entrée des opérations d’épuration induit des problèmes en terme de traitement par des procédés biologiques. Ces phénomènes sont accentués par une variation temporelle de la composition en toxique (sorte de toxique et concentration) et donc de la toxicité des effluents industriels. L’objectif de ce travail est de concevoir un procédé hybride basé sur un couplage bioréaction/adsorption/séparation membranaire. Une étude des phénomènes découplés, puis des différentes interactions a permis de caractériser les différentes synergies au sein du bioréacteur à membrane hybride (BAM-H). Ainsi, l’étude de l’adsorption d’un composé toxique dans un milieu biologique a montré la possibilité de bio-régénérer le charbon actif et de limiter l’inhibition de la biomasse. L’ajout de charbon actif lors de la filtration d’un milieu biologique permet de limiter le colmatage des membranes. L’étude du BAM-H a alors montré qu’il était possible de traiter un effluent industriel par voie biologique sans période d’acclimatation de la biomasse et sans engendrer de colmatage de la membrane, contrairement à un bioréacteur à membranes conventionnel. Les mécanismes de dégradation du composé toxique testé ont été précisés et comparés par rapport à un réacteur à boue activée. Ce travail a permis de caractériser et de dégager les avantages du BAM-H par rapport aux différents procédés de traitement des effluents industriels, notamment le bioréacteur à membrane
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Rengel, Ana. "Conception et analyses énergétique et environnementale d'un bioréacteur à microalgues pour la production d'énergie." Phd thesis, École Nationale Supérieure des Mines de Paris, 2010. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00631067.
Full textAbstract:
Les microalgues sont des organismes photosynthétiques considérés pour la production d'énergie. Les photobioréacteurs sont des systèmes fermés avec des productivités plus importantes que les bassins ouverts. Cette étude concerne l'expérimentation et la modélisation d'un réacteur du type " airlift à circulation interne". Des microparticules sont ajoutées pour modéliser les concentrations d'algues dans le réacteur. Les fractions du gaz et les vitesses du liquide ne sont pas affectées par la présence de microparticules. La distribution de la lumière dans le réacteur est calculée en considérant les concentrations de la biomasse et les propriétés optiques des algues. La lumière est atténuée de la paroi jusqu'au centre du réacteur et cette atténuation augmente avec la concentration de la biomasse. Les productivités de biomasse, estimées en utilisant deux modèles biologiques, montrent que celles obtenues dans les photobioréacteurs sont plus élevées que celles obtenues dans les bassins ouverts. La capacité du réacteur pour absorber du CO2 et produire de l'O2 est évaluée selon les productivités obtenues. A intensités lumineuses modérées, l'O2 dissout n'atteint pas le niveau d'intoxication, même pour de faibles débits d'air. Le CO2 et le CIT deviennent limitant si de l'air naturel est injecté dans le bioréacteur. Il est donc nécessaire d'injecter de l'air enrichi en CO2. L'hydrodynamique d'un réacteur airlift hélicoïdal est également présentée. Deux diamètres de tuyaux sont testés dans la section hélicoïdale. Une corrélation est proposée pour estimer le coefficient de frottement en fonction du Reynolds et le rapport entre le diamètre d'enroulement et le diamètre de tuyau. Pour réaliser la culture de microalgues à l'échelle industrielle, il est indispensable d'obtenir un bilan énergétique positif et de faibles émissions de GES. Pour cela, il faudra intégrer la culture dans des procédés de transformation tels que la production de biodiesel et la digestion anaérobique.
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Bon, Saint Côme Yémima [Verfasser], and Rolf [Akademischer Betreuer] Hempelmann. "Développement d’électrodes poreuses pour un bioréacteur pilote / Yémima Bon Saint Côme. Betreuer: Rolf Hempelmann." Saarbrücken : Saarländische Universitäts- und Landesbibliothek, 2013. http://d-nb.info/1053724780/34.
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Lamboursain, Laurence. "Contrôle de la germination lors de la production d'embryons somatiques de carotte en bioréacteur." Thesis, National Library of Canada = Bibliothèque nationale du Canada, 1998. http://www.collectionscanada.ca/obj/s4/f2/dsk1/tape11/PQDD_0003/MQ42912.pdf.
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Fiset, Steve. "Étude de l'effet des gaz dissous sur la croissance de cellules végétales en bioréacteur." Thesis, National Library of Canada = Bibliothèque nationale du Canada, 2000. http://www.collectionscanada.ca/obj/s4/f2/dsk1/tape3/PQDD_0008/MQ60894.pdf.
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Shi, Lin-Kui. "Bioréacteur airlift à boucle externe : hydrodynamique, transfert de matière et fermentation de Xanthomonas campestris." Toulouse, INPT, 1990. http://www.theses.fr/1990INPT045G.
Full textAbstract:
Ce travail porte sur l'etude du comportement, en milieu visqueux non newtonien, d'un bioreacteur airlift a boucle de circulation externe. Du point de vue hydrodynamique, les influences de la nature du milieu et de la vitesse superficielle du gaz sur la vitesse de circulation du liquide, le gradient de vitesse effectif dans cette phase, la retention de gaz, et le diametre de sauter des bulles ont ete etudiees experimentalement. Des relations pour le calcul previsionnel de ces proprietes ont ete etablies a l'aide de bilans d'energie et de quantite de mouvement ainsi que du modele de flux de glissement modifie pour les milieux visqueux. Les performances d'aeration du bioreacteur ont aussi ete etudiees et une correlation pour le calcul du coefficient volumetrique de transfert k#1a, proposee. Enfin une culture de xanthomonas campestris pour production de xanthane a ete realisee dans ce reacteur
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Wisniewski, Christelle. "Etude du comportement de cultures mixtes en bioréacteur à membrane. Cinétiques réactionnelles et filtrabilité." Montpellier 2, 1996. http://www.theses.fr/1996MON20005.
Full textAbstract:
En bioreacteur a membrane, les caracteristiques physiques de la suspension sont en rapport direct avec l'hydrodynamique du systeme. Elles peuvent conditionner l'avancement de la reaction et la filtrabilite de la suspension. Ce travail a eu pour objectifs d'analyser les caracteristiques de suspensions biologiques recirculees dans les conditions de fonctionnement d'un bioreacteur a membrane. L'analyse des caracteristiques granulometriques d'une suspension biologique montre une evolution continue des differentes classes de particules tout au long de l'operation, diminution de la fraction decantable et augmentation des fractions particulaires non decantables et solubles. La mesure des cinetiques reactionnelles confirme l'importance du rapport s#0/x#0 sur le comportement de la culture bacterienne et montre une intensification de la vitesse specifique d'assimilation d'ethanol avec la reduction de la taille des flocs biologiques. La filtration de suspensions recirculees en bioreacteur a membrane a mis en evidence l'augmentation de la resistance a l'ecoulement avec la destructuration de la suspension et le role essentiel de la fraction soluble responsable, dans les conditions de nos essais, de plus de la moitie de la valeur de la resistance hydraulique
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Parvaresh, Firooze. "Étude et utilisation d'enzymes en phase gazeuse : mise au point d'un bioréacteur gaz-solide." Compiègne, 1990. http://www.theses.fr/1990COMPD311.
Full textAbstract:
Tous les systèmes enzymatiques mentionnés jusqu'ici permettent la réalisation des réactions en phase liquide, alors que dans plusieurs réactions typiques utilisées dans les industries chimiques et pétrochimiques, les technologies de conversion sont appliquées a des produits et des substrats qui existent normalement en phase gazeuse. La recherche que nous nous sommes proposée dans ce travail porte essentiellement sur la mise au point et l'utilisation d'un système de conception originale comportant des bioréacteurs gaz-solide ou l'enzyme sous forme solide est en contact avec les substrats en phase vapeur. A partir de ce système qui, a notre connaissance, a été réalise pour la première fois, nous avons montre la faisabilité de l'utilisation des enzymes dans des réacteurs gaz-solide, à l'aide des alcools déshydrogénases. Par la suite, a l'aide des lipases, nous avons réalise des réactions non conventionnelles de transestérification avec différents substrats et nous avons constate que les vitesses de réaction dépendent étroitement du type de substrat et de la température utilisés. Les expériences effectuées a différentes températures ont montre que, dans un système gaz-solide, la stabilité enzymatique était satisfaisante et que l'activité enzymatique dépend étroitement a l'activité de l'eau (aw) initiale des préparations enzymatiques. Par ailleurs, nous avons pu montre que la perte d'activité enzymatique était suivie d'une déshydratation des préparations enzymatiques. Ce qui nécessitera la réalisation de système gaz-solide avec l'aw contrôlable afin d'obtenir de meilleures stabilité et activité enzymatique. Les résultats obtenus avec des enzymes d'origines différentes montrent que l'étude et l'utilisation des enzymes en phase gazeuse pourraient être généralisées afin de réaliser d'autres types de réactions enzymatiques en phase gazeuse.
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Elqotbi, Mohammed. "Application de la dynamique des fluides (CFD) à la modélisation d'un bioréacteur gaz-liquide." Electronic Thesis or Diss., Lille 1, 2009. http://www.theses.fr/2009LIL10023.
Full textAbstract:
Ce travail, dans sa progression méthodologique, vise la validation et la mise en oeuvre de la contribution que peut apporter la dynamique des fluides, théorique et surtout numérique, aux procédés de fermentation en cuve agitée. Son apport dans d’autres domaines où coexistent écoulements et transformations de matières ne cessent de susciter de plus en plus d’intérêt. La description fine de l’évolution du contenu d’un réacteur propose en fin de compte le scénario à venir lors de l’exploitation industrielle de l’opération étudiée. Ce mémoire présente donc une approche de ce type pour l’activité dans un réacteur lors d’une fermentation. Le mélange multiphasique en écoulement avec ses échanges interphasiques et particulièrement ici l’aspect réactif de celui-ci font l’objet d’une intégration progressive conduisant à un modèle de «fermentation numérique». Une analyse statistique du volume de données recueillies lors du déroulement d’une telle opération, permet d’en évaluer plus d’une caractéristique, et d’en tirer des informations utiles tant pour son élaboration lors de l’étude du procédé lui même que pour l’accompagnement de l’exploitation productive de celui-ci. L’étude et la compréhension des interactions et des cinétiques de transfert en milieu hétérogène permettront de maîtriser aussi le comportement des molécules aux interfaces et d’en tirer profit pour la mise au point de bio-séparations des produits obtenus. La souplesse de l’outil informatique initie la compétition de cette méthode d’évaluation par simulation d’un procédé, avec la réalité elle-même du procédé pratiqué jusqu’à présent à travers le modèle de laboratoire ou le modèle-pilote largement plus coûteux sur plus d’un plan. Les méthodes numériques adaptées à ce type de problèmes se sont bien développées ces dernières décennies et le matériel supportant le calcul lui-même ne cesse de se mettre à la portée des modestes moyens d’acquisition. La réaction biologique, à l’instar de la réaction chimique aura donc la possibilité de tirer quelques profits de ce moyen d’étude non intrusif et sans dommages économiques ou même écologiquesThis work, in its methodological progression, aims at validating and implementing the fluid dynamics contribution, both theoretical and numerical, to the fermentation processes in agitated vessels. Indeed, its contribution in other engineering fields, where material flows and transformations coexist, could arouse additional deep interest. The detailed description of the evolution of the reactor contents in the final analysis proposes the pattern that is realized during the industrial exploitation of the studied operation. The thesis thus presents an approach to a reactor performance during fermentation. Combining multiphase flow with its, inter-phase mass transfer kinetics and particularly with the reactive aspect of the latter is the subject of progressive integration leading to a model of "numerical fermentation". A statistical analysis over the bulk data collected in the course of such an operation allow to evaluate more than one characteristic, and to draw much useful information not only for the study in the stage of development of the process but also for the support of its productive exploitation. The flexibility of the data-processing tool thus developed initiates competition between this evaluation method for process simulation and the reality itself as far as such processes practised so far through laboratory models or pilot models are largely more expensive at more than one plane. The numerical methods adapted to such type of problems developed well in the last decade and the material that supports the calculation itself do not exclude employment of some modest means of acquisition. Not unlike chemical reaction engineering, biological reaction engineering would thus have the possibility to benefit of this nonintrusive technique of study excluding any economic or even ecological damage. -----------------------
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Elqotbi, Mohammed. "Application de la dynamique des fluides (CFD) à la modélisation d'un bioréacteur gaz-liquide." Thesis, Lille 1, 2009. http://www.theses.fr/2009LIL10023/document.
Full textAbstract:
Ce travail, dans sa progression méthodologique, vise la validation et la mise en oeuvre de la contribution que peut apporter la dynamique des fluides, théorique et surtout numérique, aux procédés de fermentation en cuve agitée. Son apport dans d’autres domaines où coexistent écoulements et transformations de matières ne cessent de susciter de plus en plus d’intérêt. La description fine de l’évolution du contenu d’un réacteur propose en fin de compte le scénario à venir lors de l’exploitation industrielle de l’opération étudiée. Ce mémoire présente donc une approche de ce type pour l’activité dans un réacteur lors d’une fermentation. Le mélange multiphasique en écoulement avec ses échanges interphasiques et particulièrement ici l’aspect réactif de celui-ci font l’objet d’une intégration progressive conduisant à un modèle de «fermentation numérique». Une analyse statistique du volume de données recueillies lors du déroulement d’une telle opération, permet d’en évaluer plus d’une caractéristique, et d’en tirer des informations utiles tant pour son élaboration lors de l’étude du procédé lui même que pour l’accompagnement de l’exploitation productive de celui-ci. L’étude et la compréhension des interactions et des cinétiques de transfert en milieu hétérogène permettront de maîtriser aussi le comportement des molécules aux interfaces et d’en tirer profit pour la mise au point de bio-séparations des produits obtenus. La souplesse de l’outil informatique initie la compétition de cette méthode d’évaluation par simulation d’un procédé, avec la réalité elle-même du procédé pratiqué jusqu’à présent à travers le modèle de laboratoire ou le modèle-pilote largement plus coûteux sur plus d’un plan. Les méthodes numériques adaptées à ce type de problèmes se sont bien développées ces dernières décennies et le matériel supportant le calcul lui-même ne cesse de se mettre à la portée des modestes moyens d’acquisition. La réaction biologique, à l’instar de la réaction chimique aura donc la possibilité de tirer quelques profits de ce moyen d’étude non intrusif et sans dommages économiques ou même écologiquesThis work, in its methodological progression, aims at validating and implementing the fluid dynamics contribution, both theoretical and numerical, to the fermentation processes in agitated vessels. Indeed, its contribution in other engineering fields, where material flows and transformations coexist, could arouse additional deep interest. The detailed description of the evolution of the reactor contents in the final analysis proposes the pattern that is realized during the industrial exploitation of the studied operation. The thesis thus presents an approach to a reactor performance during fermentation. Combining multiphase flow with its, inter-phase mass transfer kinetics and particularly with the reactive aspect of the latter is the subject of progressive integration leading to a model of "numerical fermentation". A statistical analysis over the bulk data collected in the course of such an operation allow to evaluate more than one characteristic, and to draw much useful information not only for the study in the stage of development of the process but also for the support of its productive exploitation. The flexibility of the data-processing tool thus developed initiates competition between this evaluation method for process simulation and the reality itself as far as such processes practised so far through laboratory models or pilot models are largely more expensive at more than one plane. The numerical methods adapted to such type of problems developed well in the last decade and the material that supports the calculation itself do not exclude employment of some modest means of acquisition. Not unlike chemical reaction engineering, biological reaction engineering would thus have the possibility to benefit of this nonintrusive technique of study excluding any economic or even ecological damage. -----------------------
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Gelbgras, Valérie. "Developpement d'un modèle à compartiments d'un bioréacteur lit-fixe utilisé en culture de cellules animales, en vue d'en étudier le design et la montée en échelle." Doctoral thesis, Universite Libre de Bruxelles, 2011. http://hdl.handle.net/2013/ULB-DIPOT:oai:dipot.ulb.ac.be:2013/209813.
Full textAbstract:
La production de protéines recombinantes, d’anticorps, de vaccins, … est de plus en plus réalisée par culture de cellules animales. Le bioréacteur classiquement utilisé en industrie pour réaliser ces cultures est le bioréacteur à cuve agitée. Ce bioréacteur présente un volume important ce qui rend difficile le développement d’un bioréacteur à usage unique dans l’optique de réduire les risques de contaminations entre deux cultures consécutives. L’intensification du procédé et le développement de bioréacteur à usage unique sont donc deux défis intéressants dans la réalisation de cultures cellulaires à l’échelle industrielle. Un bioréacteur particulièrement prometteur pour l’intensification de culture cellulaire est le bioréacteur lit-fixe. Dans cette thèse, nous étudions le bioréacteur lit-fixe à usage unique iCELLis développé par Artelis S.A.Le lit-fixe du bioréacteur iCELLis est composé d’un empilement de porteurs maintenu entre deux grilles perforées. Ces porteurs sont utilisés comme support par les cellules au cours de la culture. Le bioréacteur est équipé d’un système de transfert gaz-liquide par film tombant afin d’oxygéner le milieu de culture en continu. Une pompe centrifuge plongée dans un bac d’immersion assure la circulation du milieu de culture à travers l’ensemble du bioréacteur. Les cultures se déroulent en trois phases :une phase d’adhérence des cellules aux porteurs du lit-fixe, une phase de croissance cellulaire et une phase de production.
Les avantages d’un bioréacteur lit-fixe sont nombreux :une concentration cellulaire élevée impliquant une productivité élevée, un petit volume de bioréacteur, une faible exposition des cellules aux contraintes de cisaillement, Les bioréacteurs lits-fixes présentent cependant certains inconvénients qui freinent leur développement à l’échelle industrielle. Le lit-fixe se présente comme un réacteur piston ce qui implique l’apparition de gradients de concentrations de cellule et d’espèces extracellulaires (nutriments et produits) le long du lit-fixe. L’intérieur du lit-fixe est également difficilement accessible au cours de la culture. Le suivi des concentrations de cellules et d’espèces dans cette zone est donc problématique.
Une modélisation globale du bioréacteur lit-fixe nous permet de mieux comprendre les différents phénomènes qui prennent place dans le bioréacteur. Grâce à cette modélisation, nous sommes donc capables d’identifier les phénomènes clés contrôlant le procédé et ainsi fournir des pistes de travail pour l’optimisation et la montée en échelle du bioréacteur, ceci sur base de critères rationnels.
Nous choisissons de développer un modèle à compartiments du bioréacteur lit-fixe. Dans ce type de modèle, le bioréacteur est représenté par un réseau de compartiments interconnectés. Nous définissons trois compartiments :un premier pour la pompe, un deuxième pour les cellules et le lit-fixe, et un troisième pour le système de transfert gaz-liquide.
Pour le premier compartiment, nous souhaitons caractériser divers paramètres identifiés comme pertinents pour une sélection adéquate de la pompe. Dans cette thèse, nous présentons une méthode pour caractériser ces paramètres pour une pompe de référence (celle du bioréacteur iCELLis) et pour une pompe en similitude géométrique à la pompe de référence (dans le but d’étudier la montée en échelle).
La pompe de référence est étudiée numériquement (grâce aux logiciels Gambit 2.4 et Fluent 6.3) et expérimentalement. Nous mettons en évidence les liens entre les paramètres de la pompe déterminés numériquement et ceux déterminés expérimentalement. Ces liens définissent notre modèle. En intégrant au modèle les résultats de la simulation numérique de l’écoulement du milieu de culture dans le bac d’immersion contenant la pompe en similitude géométrique à la pompe de référence, nous déterminons entièrement les paramètres recherchés de la seconde pompe sans avoir recours à un prototype. Ceci permet donc de tester différentes échelles avant de choisir la version finale de la seconde pompe.
Le deuxième compartiment du modèle caractérise les cellules et le lit-fixe. La sélection de certains paramètres opératoires dépend du métabolisme cellulaire. Nous souhaitons développer un outil de surveillance en ligne de l’évolution des concentrations de certaines espèces extracellulaires sur base de la connaissance de la concentration cellulaire dans le bioréacteur. Cet outil est développé sur base d’un modèle structuré du métabolisme des cellules animales. Dans un tel modèle, nous établissons des bilans de matière sur les espèces extra- et intracellulaires en considérant les voies métaboliques intracellulaires. Un paramètre requis pour l’emploi de cet outil est la connaissance de la concentration cellulaire au cours de la culture. Or, la surveillance de cette concentration est l’un d’un problème évoqué dans les bioréacteurs lits-fixes. Nous développons donc un modèle ségrégé de culture cellulaire en bioréacteur lit-fixe. Dans ce modèle, nous considérons l’entièreté du lit-fixe. Le modèle comprend différentes populations de cellules :les cellules en suspension dans le milieu au début de la culture et les cellules adhérentes au lit-fixe. Le modèle inclut une distribution spatiale de la concentration d’espèces extracellulaires dans le lit-fixe. Par conséquent, le modèle rapporte les gradients potentiels de concentration de cellules et d’espèces extracellulaires dans le lit-fixe.
Le troisième compartiment du modèle du bioréacteur caractérise le système de transfert gaz-liquide. L’oxygénation est très souvent un paramètre clé dans la conception d’un bioréacteur. Dans le bioréacteur iCELLis, le système de transfert gaz-liquide est un film liquide tombant turbulent. Dans cette thèse, nous proposons une méthode pour caractériser le transfert d’oxygène à travers ce type de film tombant. Notre méthode, basée sur une approche numérique (grâce à Gambit 2.4 et Fluent 6.3), est scindée en deux parties. Premièrement, nous calculons la forme de l’interface gaz-liquide. Une simulation de l'écoulement est réalisée avec le modèle Volume of Fluid (VOF). A partir de cette simulation, la forme de l'interface est traquée. Deuxièmement, la forme de l'interface est générée dans un nouveau domaine de calcul afin de simuler le transfert d’oxygène. Grâce à cette seconde simulation, le coefficient de transfert d’oxygène de la phase gazeuse vers le milieu de culture est déterminé. Grâce à notre méthode, nous caractérisons ce coefficient pour différentes conditions opératoires. Nous étudions notamment l’influence du débit et de la température du milieu de culture sur le coefficient de transfert d’oxygène.
Doctorat en Sciences de l'ingénieur
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Christophe, Gwendoline. "Etude de Fibrobacter succinogenes en bioréacteur anaérobie en vue de la dégradation de déchets végétaux." Phd thesis, Université Blaise Pascal - Clermont-Ferrand II, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00718166.
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Les potentialités Fibrobacter succinogenes, l'espèce majeure du rumen, ont été utilisées pour la dégradation de végétaux et dans le cadre du projet MELiSSa créé par l'ESA. Dans un premier temps des cultures sur glucose nous ont permis de maîtriser notre procédé et de valider les techniques utilisées. Les cultures sur déchets végétaux (chou, soja et paille) par Fibrobacter succinogenes ont permis de mettre en évidence des cinétiques de dégradation différentes selon le substrat utilisé. Ensuite, les cultures sur un substrat issu d'une première dégradation par biométhanogenèse (projet MELiSSA), ont permis une amélioration du système et ont révélé des rendements de dégradation importants. La recherche d'un contaminant par biologie moléculaire a été menée pour expliquer la production de butyrate dans nos cultures. Enfin le programme "Anaerobic Waste Compartment Modelling and Simulation" nous a montré une très grande similitude avec les résultats expérimentaux
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Imbeault, Nathalie. "Production d'acides gras par biodégradation anaérobie du perméat de lactosérum dans un bioréacteur en continu." Thesis, National Library of Canada = Bibliothèque nationale du Canada, 1997. http://www.collectionscanada.ca/obj/s4/f2/dsk2/ftp04/mq25791.pdf.
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Boivin, Michel. "Modélisation de l'enlèvement des nutriments (N et P) dans un bioréacteur tertiaire à biomasse algale." Thesis, National Library of Canada = Bibliothèque nationale du Canada, 1999. http://www.collectionscanada.ca/obj/s4/f2/dsk1/tape8/PQDD_0013/MQ41857.pdf.
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