Dissertations / Theses on the topic 'Biotechnologie, biodeterioration'

Le comportement de l'alpha-amylase d'aspergillus oryzae a ete etudie dans des conditions de microenvironnement se rapprochant de celles des milieux industriels: en milieu concentre et en presence de limitations diffusionnelles. L'activite globale de l'enzyme n'est pas inhibee par des concentrations en amidon de 400 g/l et en maltotetraose de 500 g/l. Les reactions de transglycosylation voient leur importance augmenter avec la concentration en substrat. Par contre, la presence d'agents depresseurs de l'activite de l'eau (polyols) en concentration elevee n'a pas d'influence sur la quantite de produits de transglycosylation formes, mais elle favorise la formation de produits de faible degre de polymerisation. Ces memes polyols ont un effet protecteur contre la denaturation thermique de l'enzyme, dont la demi-vie a 60#oc peut etre multipliee par un facteur 2000 en presence de sorbitol a la concentration 4 m. Les polyols sont des inhibiteurs competitifs de l'alpha-amylase et leur effet stabilisant peut etre correle a leur affinite pour le site actif, sauf pour le sorbitol. L'effet tres important de ce dernier compose, tant sur la specificite que sur la stabilite de l'enzyme, est attribue a des interactions directes entre le polyol et l'enzyme, mises en evidence en spectroscopie uv et raman. L'introduction de limitations diffusionnelles, par immobilisation de l'alpha-amylase, modifie la specificite de l'enzyme, qui produit alors davantage de produits de faible degre de polymerisation. Cette modification est d'autant plus marquee que le sont le defaut de substrat et l'accumulation de produits dans le microenvironnement de l'enzyme, provoques par les resistances au transfert

Dans le cadre de la mise en uvre potentielle de levures du genre schizosaccharomyces pour realiser la fermentation malo-alcoolique dans les produits derives du raisin, le comportement cinetique et metabolique de cultures a fortes concentrations en cellule de s. Pombe obtenues en reacteur a recyclage par procede membranaire a ete etudie. L'influence de divers facteurs d'environnement sur la croissance de la levure et son aptitude a degrader l'acide malique a ete caracterisee et quantifiee en cultures discontinues. Les cinetiques observees sont le resultat de l'intervention de limitations nutritionnelles qui s'ajoutent aux effets inhibiteurs du malate et de l'ethanol. La culture en reacteur a recyclage des cellules permet d'atteindre des concentrations en biomasse et des productivites elevees. En recyclage total de la biomasse, les variables operatoires de conduite des cultures determinent leur comportement cinetique et le type metabolique des cellules. La conduite des cultures en recyclage partiel des cellules a rendu possible la determination des potentialites physiologiques de la souche (vitesse specifique d'utilisation des substrats), la caracterisation de la flexibilite de son comportement metabolique (metabolismes oxydatif ou oxydo-reductif), l'identification des stchiometries de reaction (rendements de croissance et de production) et enfin la quantification de grandeurs caracteristiques de l'energetique cellulaire (rendement y#a#t#p, et efficience de la phosphorylation oxydative p/o)

La fermentation de l'acetate par une bacterie methanogene thermophile acetoclaste, methanosarcina sp. Msta-1, est etudiee. L'etude de l'influence des parametres physico-chimiques sur la cinetique et la stchiometrie de la fermentation de l'acetate montre que la souche presente un optimum de croissance #m#a#x=vitesse specifique maximale de croissance (#m#a#x=0,050-0,055 h##1) a 55#oc, dans une zone de ph de 6,5-7,5 unites et pour une concentration initiale en acetate comprise entre 50 et 100 mm. Contrairement au rendement de methane, les rendements cellulaires sont dependants des conditions physico-chimiques. La consommation energetique de maintenance apparait etre a l'origine de ce decouplage entre la croissance et la methanogenese. Contrairement a d'autres bacteries methanogenes. Methanosarcina sp. Msta-1 ne peut assimiler l'azote moleculaire. Une etude comparee entre la fermentation de l'acetate et celle du methanol au niveau cinetique et au niveau des teneurs intracellulaires en nucleotides adenyliques indique que la charge energetique de la cellule est independante des activites specifiques et du caractere energetique du substrat

Les procedes classiques de traitement aerobie des eaux usees domestiques transforment la matiere organique en co2 et biomasse. S'ils utilisent le recyclage des cellules pour augmenter les cinetiques de degradation, ils sont limites par la clarification de l'effluent traite et le probleme de traitement de boues. Un procede nouveau, associant un fermenteur et un module de filtration, par procede membranaire a ete mis en uvre. Il permet de travailler a forte charge volumique, mais a faible charge massique par minimisation des boues d'un facteur 3 a 5. Cette minimisation de la production des boues resulte de l'amplification et de la maitrise des phenomenes de lyse cellulaire et de la croissance cryptique. Les cinetiques biologiques sont quantifiees grace a la caracterisation, en terme d'activite, des differentes populations dans la culture, et confrontees au concept general de maintenance. Un modele global est construit qui considere deux types de biomasse, l'une active l'autre morte, differentiees par leur activite respiratoire. Les predictions du modele sont en accord avec les resultats experimentaux. Le modele peut etre facilement transposable a la gestion du fonctionnement d'un procede d'epuration type boues activees et reste generalisable a d'autres reactions biologiques mettant en jeu des microorganismes en limitation de substrat

La production de colorants alimentaires par une souche selectionnee de monascus sp. 07 en culture immergee est mise au point et optimisee. Le produit obtenu, de couleur globale rouge, est constitue de plusieurs composes pigmentes. Il est comparable a celui obtenu par fermentation par le procede anka. L'etude de la morphogenese du champignon et de son cycle de developpement fait apparaitre une secretion du colorant sur un nodule rouge forme simultanement a la croissance du mycelium, essentiellement lorsque celui-ci est court, foisonnant et tres ramifie. Par cycle de fermentation de 48 heures, 15 grammes de colorants sont obtenus par littre. Par modification des conditions operatoires (ph regule, et procede en 2 etapes) le metabolisme peut etre oriente vers la production d'un autre produit a dominante jaune. L'extrapolation du procede est discutee ainsi que l'eventuelle production de monacoline (medicament) qui est envisage

Production d'ethanol en culture continue dans un reacteur couplant fermentation et decantation. La biomasse s'accumule jusqu'a 60 g/l et une productivite de 18 g/l. H peut etre obtenue. Le taux de charge critique en substrat est de 40 g/l. H. Les cellules libres ne sont que tres peu actives, au contraire des levures du floc

La these comprend une etude bibliographique sur la biodegradation des lignines par les microorganismes, ainsi que les resultats experimentaux obtenus avec des bacteries: isolement des bacteries ligninolytiques; etude de la biodegradation des lignines de paille de ble et de bois de peuplier; analyse cytochimique de la delignification du bois de peuplier; etude de la degradation bacterienne en milieu anaerobie; etude des voies metaboliques de degradation d'un compose modele de type dimere par pseudomonas cepacia. Tous les resultats presentes ont ete publies precedemment sous forme d'articles

L'utilisation des enzymes dans le domaine medical est de plus en plus frequente, aussi bien d'un point de vue analytique que therapeutique. Deux exemples ont ete etudies: la mise au point d'un kit de dosage de l'acide urique present dans l'urine et l'immobilisation de la trypsine en vue de la detersion des plaies necrosees. Dans le premier cas, l'utilisation du systeme uricaseperoxydase- 4-aminoantipyrine/acide 3,5-dichloro 2-hydroxy benzene sulfonique provoque l'apparition d'une coloration rose qui s'intensifie lorsque la concentration en acide urique augmente. Teste sur 182 urines, le kit donne de bons resultats dans plus de 95 % des cas. En ce qui concerne l'utilisation therapeutique de la trypsine, l'immobilisation de la protease sur un support fourni par la societe pierre fabre medicament a ete optimisee en ayant recours aux plans d'experiences. L'activite de la trypsine immobilisee dans les conditions optimales determinees est de 1 600 u/g support, avec un rendement de 26 %. Le produit mis au point est teste "in vivo" sur des animaux.

Ce memoire contribue a l'etude de l'optimisation d'une fermentation alcoolique continue en reacteur cascade. Dans un premier temps, des etudes cinetiques mettent en evidence certaines limitations nutritionnelles et plus particulierement en biotine et en mesoinositol. L'importance de ces deux facteurs nutritionnels sur le controle de la dynamique fermentaire est demontree. Nous proposons un modele cinetique ne faisant intervenir que l'inhibition par l'ethanol pour la description du procede. Les performances du reacteur, en terme de productivite, sont discutees. Afin de pallier le manque d'instrumentation directe, nous estimons en ligne par la methode du filtrage de kalman la concentration en ethanol dans les differents etages de la cascade. Enfin, l'application en ligne d'algorithmes de commande, bases sur l'utilisation des techniques adaptatives, est realisee pour assurer le controle de la concentration de substrat

Rendements eleves en ethanol dans des reacteurs en cascade. Construction d'un modele cinetique pour rendre compte des inhibitions de la fermentation (inhibition par ethanol, principalement, plus inhibition liee a la biomasse). Action sur taux de dilution, repartition de l'apport de milieu, pour ameliorer les performances. Mise au point de capteurs pour mesure en ligne des concentrations en sucre et de la biomasse. Estimation possible de la concentration en ethanol par filtrage kalman. Un algorithme de regulation adaptative est teste en simulation, afin de minimiser la concentration de substrat dans l'effluent.

A l'issue de trois cents protocoles cliniques, il apparaît que la thérapie génique est susceptible d'être utilisée pour traiter une large variété de pathologies. Néanmoins, excepté quelques cas individuels, il n'existe aucune preuve tangible qu'un protocole de thérapie génique ait réussi à traiter une maladie humaine. Trois raisons principales sont évoquées : le très grand nombre de cellules à cibler, la connaissance insuffisante de la physiologie cellulaire humaine et des moyens de transfection encore limités. Les inconvénients des méthodes virales et des vecteurs synthétiques justifient le développement de nouvelles techniques de transfert de gènes in vivo. Nous avons appliqué le principe de l'électroporation in vitro au transfert de gènes in vivo. Cette méthode consiste à appliquer un courant électrique permettant à l'ADN de passer la membrane cellulaire. Nous montrons que l'électrotransfert est une technique de transfection efficace pour le tissu cérébral et musculaire. Dans le cerveau, la transfection de cellules bordant les espaces ventriculaires et des astrocytes a été obtenue à long terme. L’électrotransfert a également permis une expression du transgène maximale et stable sur plusieurs mois dans les fibres du muscle tibialis anterior de souris. Nos efforts ont également porté sur l'électrotransfert in vivo de tumeurs gliales. En conclusion, l'électrotransfert in vivo est une nouvelle méthode efficace de transfert de gènes dans le tissu cérébral, tumoral et musculaire. Cette technique est une méthode alternative aux méthodes virales et aux vecteurs synthétiques.

L'hydrogenase cytoplasmique d'alcaligenes eutrophus h16 (ec 1. 12. 1. 2) est utilisee pour regenerer le cofacteur nadh. Une etude de la stabilite de cette enzyme met en evidence sa rapide denaturation en presence d'agents reducteurs, ou de nadh. Paradoxalement, l'oxygene agissant comme stabilisateur de l'enzyme, semble etre tres nefaste lors de la reaction en milieu reducteur. On constate une degradation du cofacteur lors de la mise en oeuvre d'un reacteur en absence d'oxygene, en vue de la production de l-lactate avec l'hydrogenase et la l-lactate deshydrogenase (ec 1. 1. 1. 27) coimmobilisees sur des rafles de mais. L'application a la synthese de l-carnitine, a l'aide de la carnitine deshydrogenase (ec 1. 1. 1. 108) est envisagee. Un taux de recyclage de 270 est atteint au bout de 23 h. La degradation du cofacteur dans le milieu reactionnel peut etre ralentie par l'utilisation d'un derive macromoleculaire hydrosoluble, le n**(6)-(6-aminohexyl)-carbamoyl methyl-nad**(+) greffe sur de l'acide poly-l-glutamique. Une decarboxylation spontanee du substrat en milieu basique, la 3-dehydrocarnitine, impose un rendement de bioconversion de 100 %, qui a ete atteint pendant 24 h avec des ajouts reguliers d'hydrogenase.

Etude de la fermentation alcoolique continue couplee a la micropropagation tangentielle. La modelisation du procede permet de realiser des simulations previsionnelles et d'estimer le dimensionnement d'une installation pour une production determinee. L'application de cette technique a l'elaboration de boissons fermentees est envisagee

Les cellulases, enzymes responsables de la degradation de la cellulose, sont couramment utilisees dans les industries textiles (lessives, detergents) et papetieres (desencrage du papier). Le developpement de nouvelles enzymes (plus stables et plus actives) pour la modification selective de la cellulose a l'echelle industrielle, necessite une parfaite connaissance du mode d'action des cellulases. Afin d'etudier les relations entre la structure et l'activite de ces glycoside hydrolases, nous avons synthetise differents inhibiteurs de cellulases destines a des etudes cristallographiques de complexes enzyme/inhibiteur. Apres une mise au point bibliographique sur les cellulases, nous decrivons dans le deuxieme chapitre la conception et la synthese d'un aza-c-pseudo-disaccharide susceptible de mimer la distorsion du substrat observee dans le sous-site 1 du site actif des -glycoside hydrolases qui agissent avec retention de configuration. Dans le troisieme chapitre, nous presentons la preparation d'une /-thio-cellodextrine et l'etude aux rayons x du complexe enzyme/inhibiteur avec la cellulase cel5a de bacillus agaradhaerans. Ce tetrasaccharide presente une inhibition competitive sur differentes cellulases et grace a la presence d'une liaison , il se fixe dans le centre actif de cel5a en evitant la distorsion necessaire dans le sous-site 1. Enfin, le dernier chapitre aborde l'utilisation en synthese oligosaccharidique d'une cellulase issue de l'ingenierie des proteines. Le mutant cel7b e197a, depourvu d'activite hydrolytique par mutagenese dirigee, catalyse avec efficacite et selectivite la condensation de mono- et disaccharides sur les fluorures d'-lactosyle et cellobiosyle.

Conception et developpement d'un systeme d'aide a la modelisation et a la conduite des bioprocedes. Ce systeme est concu pour permettre en bio-ingenieur d'elaborer facilement et de maniere interactive un modele mathematique de son procede. Le systeme est ecrit en pascal et developpe sur une station apollo

Etude de l'adherence initiale d'une biomasse methanogene sur un support, en flacons agites, en faisant varier les facteurs du milieu (ph, rapport carbone-azote, calcium exopolymere) afin d'optimiser l'adherence de cette biomasse

Les facteurs qui orientent le metabolisme de corynebacterium glutamicum vers la production de metabolites tels que la glutamine et la n-acetyl glutamine au lieu du glutamate ont ete determines. Le shift metabolique, dans une bacterie non modifiee genetiquement, peut resulter de plusieurs phenomenes nutritionnels qui influencent les vitesses specifiques dans le metabolisme intermediaire. Le facteur cle de la production est la concentration d'ions metalliques: des quantites limitantes de zinc et/ou manganeses sont necessaires pour la sur-production de glutamine. D'autres facteurs favorisant la production de glutamine sont le ph, une pression osmotique elevee et du glucose en exces. La production de glutamine est decouplee de la croissance et a lieu dans une phase stationnaire de croissance. Cette observation a permis de developper une strategie de fermentation en mode fed-batch qui permet de prolonger la phase d'accumulation de produits. Une approche de modelisation metabolique a montre que la duree de la phase de production etait eventuellement limitee par des limitations energetiques tandis que les rendements de produits semblent lies au flux de carbone a travers les voies de metabolisme central

L'etude porte sur un nouveau procede hydrodynamique de lutte contre le colmatage en filtration tangentielle. Le principe repose sur une action convective exercee sur les couches colmatantes par les vortex emis a l'entree de la membrane par un jet intermittent. L'etude est divisee en deux parties: la premiere concerne l'etude numerique qui a pour but de determiner les caracteristiques des champs de vitesses, de pression et de concentration instantanes. Pour cela, les equations de navier-stokes sont resolues numeriquement en regime turbulent pour diverses configurations de jets intermittents confines. Le code de calcul a alors ete valide par rapport a des mesures directes de vitesse par anemometrie laser. L'analyse des perturbations apportees a la paroi en fonction des parametres operatoires conduit a preconiser l'adaptation de la configuration du jet au type de colmatage attendu. De plus, il a ete montre que le confinement du jet est la clef de l'efficacite de cette technique. La seconde partie concerne l'etude experimentale du principe retenu dans le cas de la filtration d'un fluide modele (une suspension de bentonite) et d'un fluide reel (un mout de fermentation). L'application a la filtration d'une suspension de bentonite sur membranes minerales tubulaires donne des resultats tres encourageants, allant jusqu'a une multiplication du flux de permeat par un facteur 3. De plus, cette amelioration se produit sur de grandes longueurs de membrane, mettant en evidence le role de l'oscillation en masse de la veine fluide sur la limitation du colmatage. Par ailleurs, l'application a un milieu biologique a montre une amelioration du flux de permeat de 30 a 70% suivant le mode de demarrage de l'installation, temoignant de l'applicabilite de cette technique aux fluides industriels. Enfin, outre sa simplicite de conception, la technique employee presente l'avantage de ne pas induire de consommation energetique supplementaire

Utilisation d'un bioreacteur couple a des membranes d'ultrafiltration en tant que substitut d'un bassin de boues activees associe a un decanteur. L'optimisation du fonctionnement du reacteur une meilleure comprehension du comportement de la culture de microorganismes en regime perfuse et en limitation de substrats

Dans le domaine du genie genetique, la mise au point de vecteurs d'expression stables pour les cellules eucaryotes superieures est une necessite. La construction d'un vecteur de type minichromosome pour des cellules de lepidopteres a donc ete envisagee. Pour cela, une origine de replication, un centromere et des promoteurs etaient necessaires. Les promoteurs precoces du baculovirus qui dependent de l'arn polymerase ii cellulaire, ont ete choisis. Pour isoler une origine de replication cellulaire, un plasmide (pie1neo) permettant l'expression du gene resistance a la neomycine a ete construit et des fragments d'adn cellulaire y ont ete inseres au hasard. Apres transfection, seules les cellules transformees avec un plasmide portant une origine de replication devaient donner des clones resistants stables. Or, tous les plasmides y compris pie1neo ont donne lieu a des clones resistants. Il est montre que pie1neo se replique dans les cellules d'insecte sous forme d'un episome concatemerique de haut poids moleculaire (300kpb). L'origine de replication est localisee dans la partie 3' du gene precoce iel du baculovirus. L'episome est stable pendant au moins 300 generations en l'absence de pression de selection ce qui indique une segregation tres efficace lors de la mitose

Les pristinamycines sont des antibiotiques issus du metabolisme secondaire de streptomyces pristinaespiralis. Dans un premier temps, l'environnement necessaire a la production en culture sur milieu synthetique, semi-synthetique ou complexe est caracterise. La production des pristinamycines est influencee par les facteurs physico-chimiques tels que le ph et l'oxygene dissous, notamment, qu'il faut reguler tout au cours de la fermentation, par la concentration en phosphate, parametre determinant, qui doit rester inferieure a une valeur seuil. D'autre part, la synthese des antibiotiques est inhibee si la concentration initiale en antibiotiques dans le milieu est superieure a egale a 10% du niveau de production. Dans un deuxieme temps, diverses strategies sont envisagees afin de prolonger la production des pristinamycines et d'augmenter les titres en antibiotique. Dans certaines conditions la production discontinue peut etre menee de maniere repetitive sur pied de cuve. 4 cycles de production sur milieu complexe insoluble et 7 cycles sur milieu synthetique sont rendus possibles. Par une autre approche de fermentation extractive utilisant les systemes biphasiques aqueux, une methode d'extraction des pristinamycines en cours de fermentation a ete mise au point. Le systeme dextrane/polyethyleneglycol/eau est etudie in vitro et optimise notamment par greffage d'acides gras sur le polyethyleneglycol afin d'augmenter le coefficient de partage des pristinamycines. In vivo, la production de pristinamycines en systemes biphasiques aqueux est amelioree d'un facteur 1,5 en milieu complexe semi-soluble et 2,8 en milieu synthetique par rapport aux fermentations discontinues classiques

Un nouveau type d'hydroejecteur a ete etudie en echelle laboratoire et echelle industrielle comme systeme d'aeration pour bioreacteurs. La caracterisation hydrodynamique de l'hydroejecteur a montre qu'il existe une region de fonctionnement optimale et a revele de tres bonnes capacites d'aspiration. La puissance hydraulique et le debit de gaz entraine, ont ete decrits comme fonctions de la vitesse liquide motrice et de la pression statique en aval de l'hydroejecteur. Les performances de transfert d'oxygene du systeme reacteur-hydroejecteur ont ete examinees par la methode dynamique utilisant des sondes a oxygene rapides. Les mesures de la concentration en oxygene dissous a la sortie de l'hydroejecteur ont montre un comportement particulier et par consequent l'evaluation du coefficient de transfert d'oxygene a necessite un traitement numerique. Il a ete trouve qu'a partir d'une certaine energie dissipee, le systeme reacteur-hydroejecteur est plus performant en termes de transfert que la cuve agitee. L'aptitude de l'hydroejecteur pour des fermentations de haute concentration cellulaire, a ete testee dans un bioreacteur couple avec filtration tangentielle en utilisant la souche trichosporon cutaneum

Le metabolisme de la fermentation du methanol par eubacterium limosum est regule par la quantite d'equivalents reducteurs produits par la dissimilation du methanol. L'optimisation de la production d'acide butynique passe par ce flux de dissimilation. L'utilisation de la fermentation avec ajouts de substrats permet d'obtenir un titre maximal en acide butynique, et celle du couplage ultrafiltration-fermentation procure les valeurs maximales de la productivite en acide butynique

Ce travail presente differentes strategies aboutissant a la selection dans un biofilm des bacteries specialisees dans la dephosphatation biologique (biop). Un protocole operatoire, rendant capable la filiere biofiltres immerges d'eliminer les pollutions carbonees, azotee et phosphoree d'une eau residuaire urbaine par voies biologiques, est propose. Sa mise en uvre requiert l'exposition de la biomasse fixee a une alternance des conditions anaerobie/aerobie (a/o), condition sine-qua-non pour la selection des bacteries biop dans la biomasse fixee. Les essais a l'echelle du laboratoire ont montre que les performances de biop de la biomasse fixee sont tributaires des fortes concentrations d'acides gras volatils contenus dans l'eau residuaire. La fermentation de l'eau residuaire, ayant pour objectif de produire ces composes organiques facilement biodegradables pour les processus de denitrification et de biop, a aussi ete etudiee

Utilisation de la programmation dynamique associee a la transformation de kelley, technique mathematique qui permet de supprimer les arcs singuliers et de reduire d'une unite les dimensions du probleme. Etude de la minimisation des temps de fermentation dans deux cas: fermenteur alimente par un flux de concentration variable. Application a la production d'ethanol et a la production de penicilline par fermentation

Les acides gras polyinsatures (agpi) presentent un interet indeniable dans differents secteurs d'activite economique et leur production par voie microbiologique presente l'avantage de la maitrise du spectre de ces produits. La caracterisation cinetique et stchiometrique de la croissance et de la synthese des acides gras a ete effectuee chez rhodotorula glutinis. L'influence d'une carence en azote et en quelques autres elements nutritifs (phosphore, zinc et fer) sur la cinetique de l'accumulation lipidique a ete quantifiee en cultures discontinues. La synthese des agpi est directement couplee a la croissance, ce qui explique l'appauvrissement en agpi du spectre des acides gras lors de l'accumulation lipidique. Differentes conditions d'environnement physico-chimique (ph, temperature, pression osmotique) ne modifient pas la vitesse specifique de synthese des agpi, mais affectent la croissance et la formation des acides gras satures; il en resulte un enrichissement du contenu intracellulaire en agpi. Ces conditions optimales ont ete transposees a la conduite de culture en mode fed-batch a forte concentration en cellules (jusqu'a 150 g/l). La mise en uvre de ce type de cultures a necessite la mise au point de logiciels gerant l'apport en substrat selon differentes possibilites. En rendant possible la determination en temps reel de l'etat du systeme (taux specifique de croissance et rendement de conversion), ils permettent la fiabilisation des cultures a concentrations elevees en cellules et la maximisation des productivites en acides gras et agpi

La technique non conventionnelle d'aeration des milieux de fermentation par des emulsions de liquides organiques oxygeno-porteurs insolubles (appeles vecteurs d'oxygene) est evaluee et analysee. Un systeme fermentaire modele: la production de 2,3-butanediol par aerobacter aerogenes, sert de support a cette etude. La capacite d'aeration du fermenteur est multipliee par un facteur de 1,85 a 5,4 selon le vecteur utilise (huile de soja, n-dodecane ou forane f66e) et son etat de dispersion. L'etude du mecanisme d'action des vecteurs d'oxygene sur le transfert gaz-liquide a permis de proposer, a partir d'observations d'interactions physiques, un mecanisme de transfert en systeme triphasique gaz-vecteur-eau faisant intervenir la formation d'un film de vecteur autour des bulles de gaz. La modelisation de ce mecanisme, corroboree par une analyse de transfert d'oxygene en regime transitoire dans un reacteur electrochimique specifique, est realisee dans le cas du transfert en regime permanent. Afin de valoriser l'utilisation des vecteurs d'oxygene, un nouveau concept technologique d'aeration des milieux fermentaires est propose: il s'agit du couplage vecteur d'oxygene/hydro-ejecteur, organes aerateurs a effets complementaires, pouvant multiplier la capacite d'aeration du fermenteur par un facteur superieur a 8 par rapport a l'aeration classique d'un reacteur biologique

Le rhamnogalacturonane ii ou rg-ii est un polysaccharide pectique complexe qui joue un role essentiel dans la regulation de la cohesion et de la taille des pores au sein de la paroi primaire. Sa resistance aux activites enzymatiques mises en uvre dans le domaine de la transformation des fruits et des legumes a ete mise en evidence et l'abondance de cette molecule dans les jus de fruits et les vins a ete demontree. La purification de rg-ii a ete realisee a partir du vin rouge ; ce qui a permis des avancees importantes tant dans le domaine de sa caracterisation structurale que pour l'evaluation de l'influence de sa presence dans les produits finis. Une souche de penicillium daleae a ete isolee a partir d'un echantillon de sol forestier pour sa capacite a degrader le rg-ii. Apres avoir fixe les conditions de culture de ce champignon filamenteux, les enzymes de degradation du rg-ii ont ete fractionnees. Une fraction proteique substantiellement pure degradant le rg-ii a ete obtenue et la proteine majoritaire, possedant une masse molaire apparente de 110 kda a ete sequencee. Cette enzyme, de sequence inconnue dans les bases de donnees, et possedant des caracteristiques de glycohydrolases, a ete clonee chez aspergillus niger. L'utilisation de la fraction proteique purifiee a egalement permis la production de fragment de rg-ii, dont la caracterisation structurale, par analyse rmn 1d et 2d, nous a permis de preciser l'organisation generale de cette molecule complexe.

La biphenyle dioxygenase (bdo) catalyse la dihydroxylation du biphenyle et des polychlorobiphenyles (pcb) chez la bacterie pseudomonas sp. B4, pour former un cis-dihydrodiol. C'est une enzyme a trois composantes : une dioxygenase (isp), une ferredoxine (fer) et une reductase (red). Le locus bpha codant la bdo b4 a ete clone, sequence et surexprime chez e. Coli. Les composantes isp, fer et red ont ete isolees, et caracterisees au niveau biochimique et spectroscopique. Isp et fer possedent chacune un centre 2fe-2s de type rieske. Nous avons isole la composante red de comamonas testosteroni b-356, plus facile a obtenir que celle de b4, l'avons combinee aux composantes isp et fer de b4 afin de reconstituer un complexe catalytique actif in vitro. La cinetique d'oxydation du nadh par le complexe bdo a ete determinee in vitro par spectroscopie de fluorescence, l'oxydation concomitante du biphenyle et des pcb ayant ete suivie par chromatographies hplc et cpg/sm. Une bonne correlation a ete observee entre l'oxydation du nadh, la degradation du biphenyle ou du 4,4-chlorobiphenyle et l'apparition du dihydrodiol. Dans le cas des composes doublement substitues en ortho, qui ne sont pas oxydes par l'enzyme, on observe une oxydation du nadh non couplee a celle du substrat aromatique. La region situee en amont du locus bpha a ete clonee, sequencee et fusionnee au gene rapporteur gfp (green fluorescent protein) dans le but d'elaborer un biocapteur bacterien a pcb. Cette region possede 2 cadres de lecture de fonction inconnue (orf), dont l'un est homologue a un orf present dans l'operon de deux souches de pseudomonas degradant le naphtalene. Introduites chez la souche b4, les constructions n'ont induit aucun signal de fluorescence significatif en presence de biphenyle. Cependant, la souche b4 peut etre utilisee directement pour detecter le biphenyle dans une gamme de 10 a 100 ppm, par mesure de la fluorescence endogene de la bacterie.

La protease de hiv-1 constitue une cible therapeutique interessante. Afin d'eviter les inconvenients d'une production virale, un gene synthetique a ete assemble puis exprime chez e. Coli. Deux versions du gene ont ete construites. L'une correspond a la forme mature de l'enzyme (pr100), l'autre code pour un precurseur (pr107). L'expression de la protease a ete optimisee grace a un outil genetique mis au point au laboratoire: la serie de plasmides para, inductibles a l'arabinose. D'apres une estimation realisee a l'aide de fusions avec lacz, 0,4mg a 4mg de protease soluble et directement active dans les conditions physiologiques peuvent etre obtenus par gramme de cellules. La purification de l'enzyme a donc ete entreprise. La sequence n-terminale supplementaire de la forme pr107 presente un effet amplificateur d'expression lorsqu'elle est placee en amont du gene de la protease mais aussi de lacz. Ce phenomene depend du promoteur et semble intervenir lors de la traduction. La protease recombinante est capable de s'automaturer in vivo des cotes n et c-terminaux a partir de ses formes fusionnees avec la beta-galactosidase. Des substitutions realisees sur les residus p4 et p5 de la jonction protease/beta-galactosidase, ainsi qu'une mutagenese systematique de l'acide amine en position p3 ont montre que la nature de ces residus n'etait pas determinante pour la proteolyse. Quelques inhibiteurs ont ete testes en conditions complexes et en presence du substrat naturel de la protease, la polyproteine gag. Des mutations ponctuelles dans l'enzyme ont revele l'importance des residus p(9), g(86) et n(87), particulierement conserves dans les proteases retrovirales

Elimination efficace par polymerisation de composes aromatiques dans des effluents industriels (petrochimie,. . . ) par application d'une faible quantite d'ozone ou d'enzymes de type phenoloxydases (peroxydase, laccase, tyrosinase). Caracterisation et identification des sous produits formes

Notre projet etait de mettre au point une methode de marquage rapide et selective d'acides nucleiques, l'objectif etant de pouvoir utiliser ceux-ci pour le resequencage sur puces a adn. Notre approche a consiste en la synthese de ribonucleotides triphosphates porteurs d'une fonction reactive. Ces triphosphates modifies ont ete incorpores par voie enzymatique dans des sequences d'arn afin de generer des acides nucleiques fonctionnalises. Les arn ainsi actives ont ensuite ete marques en utilisant un fluorochrome. Nous avons synthetise des nucleotides triphosphates en serie uridine, adenosine et cytidine porteurs de fonctions reactives de type oxyamine (onh 2) ou methylcetone (coch 3). Les fluorophores correspondants, modifies avec une fonction aldehyde ou oxyamine, ont ete prepares. Nous avons ensuite mis au point les conditions de post-marquage des acides nucleiques fonctionnalises. Les arn marques ont ete utilises pour le resequencage sur puces a adn. Les acides nucleiques detectes ont ete soit un fragment de l'arn 16s de mycobacterium tuberculosis soit un fragment du gene codant pour la transcriptase inverse de hiv-1. Apres hybridation sur puces, nous avons obtenu des pourcentages d'homologie voisins de 100%, montrant la selectivite et l'efficacite de notre methode de marquage.

Etude des 3 systemes bacteriens, les acetogenes, les acetoclastes et les hydrogenophiles, impliques dans les deux dernieres etapes de la methanisation d'effluents biodegradables. L'effet inhibiteur de leurs substrats respectifs (propionate, acetate et hydrogene-co#2) et du ph a ete etudie pour chacune de ces populations bacteriennes. Les cinetiques de degradation des substrats en digesteur anaerobie, ont ete modelisees selon l'expression de monod

Malgre un investissement considerable, les resultats obtenus pour l'instant par la therapie genique sont encore tres modestes, principalement du fait de problemes de vectorisation. L'objectif de ce travail etait double : d'une part ameliorer les vecteurs utilises pour permettre le transfert de gene aux cellules souches hematopoietiques (csh) et, d'autre part, evaluer le potentiel antitumoral de la secretion systemique d'une molecule antiangiogenique naturelle a partir du systeme hematopoietique. Nous decrivons tout d'abord une technique originale de transduction retrovirale des cellules cd34+ humaines apres infection par un vecteur aav apportant l'adn complementaire du recepteur ecotrope. Ensuite, nous decrivons une serie de vecteurs permettant de transferer dans les csh un gene d'interet associe au gene de la green fluorescent protein (gfp) dans de bonnes conditions de titre et de stabilite. La selection par cytofluorimetrie de flux des csh transduites par ces vecteurs avant leur reinjection nous a permis d'obtenir des resultats remarquables en terme de taux de cellules hematopoietiques peripheriques finalement transformees et, exprimant le transgene a long terme. Nous decrivons leur application au transfert du gene de la -globine humaine chez la souris et a un modele preclinique de protoporphyrie hereditaire. Utilisant ces techniques avec un adnc codant pour une forme secretee de l'endostatine, nous avons obtenu, a long terme, des taux circulants de cette molecule 7 fois superieurs a la normale, sans toutefois observer d'effet antitumoral notable. Ces resultats constituent un net progres dans le cadre de la therapie genique appliquee au systeme hematopoietique. Pour ce qui est du controle de la neoangiogenese, nos resultats mettent en cause l'efficacite reelle de l'endostatine.

L'etude porte sur un nouveau procede hydrodynamique de lutte contre le colmatage externe en filtration tangentielle. Le principe repose sur une action sur les couches colmatantes d'un ecoulement instationnaire genere de facon entierement pneumatique (commande et circulation du fluide), ce qui permet de s'affranchir de l'usage d'une pompe de circulation du fluide. L'ecoulement genere a ete etudie sans filtration experimentalement (determination du champ de vitesses instantanees par anemometrie film chaud) et numeriquement (utilisation d'un code de calcul aux differences finies). A partir d'un dispositif experimental specifique et original, la caracterisation hydrodynamique de ce dispositif a ete realisee par la determination des relations existantes entre les parametres mecaniques (frequence, pression pneumatique,. . . ) et les parametres de l'ecoulement. Enfin, les performances du systeme ont ete etudiees dans le cas de l'ultrafiltration et de la microfiltration de deux fluides modeles (une suspension de bentonite et une solution de dextrane). La comparaison des performances d'un tel systeme avec celles d'un procede conventionnel de filtration montre que le dispositif experimental aboutit, d'une part, pour des conditions operatoires correctement choisies a des debits specifiques de permeation superieurs, et d'autre part, a une consommation energetique largement inferieure

Ce travail presente des etudes sur l'optimisation des processus et des procedes biologiques de conversion des pollutions aqueuses azotees en biomasses fixees du type filtre immerge. L'objectif est la maitrise des cinetiques de nitritation, nitratation, denitratation et denitritation, dans le but d'une part de comprendre l'accumulation transitoire ou permanente des ions nitrites dans les procedes conventionnels de nitrification (blocage de la nitratation), et d'autre part de mettre en evidence les parametres fondamentaux intervenant sur l'activite des bacteries nitrobacters pour controler la nitrification-denitrification selon le shunt des nitrates. Dans une premiere partie, il a ete etudie l'influence des charges hydrauliques et volumiques afin d'estimer les potentialites d'elimination des ions nitrites dans un filtre immerge a flux descendant. Ensuite en adoptant la strategie d'un plan d'experience, nous avons pu analyser sur le plan qualitatif et quantitatif les effets des facteurs concentration d'alimentation en nitrate, temperature et vitesse de passage sur differentes reponses telles que les vitesses apparentes de denitratation et de denitritation, ainsi que la concentration en nitrites et/ou nitrates a la sortie du reacteur. Dans une deuxieme partie, le comportement d'un filtre immerge a flux ascendant mis en uvre pour realiser les processus de nitritation-nitratation a ete analyse. Ceci a ete realise par le biais de certaines variables operatoires (charges en azote ammoniacal, ph, temperature, oxygene dissous). Sous ces conditions, il a ete determine les cinetiques de nitritation et de nitratation en tenant compte des conditions dans lesquelles il y a une accumulation ou non des ions nitrites. Enfin, le comportement de deux filtres immerges couples pour l'elimination de l'azote selon le shunt des nitrates a ete etudie. Cette partie nous a permis de montrer l'interet economique qu'offre cette nouvelle voie d'elimination de l'azote

Deux proteases d'origine bacterienne, la subtilisine carlsberg (ec. 3. 4. 21. 14, alcalase novo), et une protease neutre de bacillus subtilis (ec. 3. 4. 24. 4, neutrase novo) sont mises en oeuvre pour la production d'hydrolysats de gelatine utilisables comme solutes de remplissage. Les enzymes sont employees sous forme libre et immobilisee par lien covalent sur des rafles de mais. Apres une etude comparative du comportement cinetique des proteases solubles et insolubles sur la gelatine, des hydrolyses controlees discontinues sont effectuees sur deux gelatines de proprietes physico-chimiques differentes, l'une extraite par voie acide, l'autre par chaulage. Les hydrolysats obtenus sont analyses par filtration sur gel en presence de sds. L'une ou l'autre des deux proteases, libre ou immobilisee, permet, a partir de la gelatine alcaline, d'obtenir un hydrolysat presentant une distribution en masses molaires convenable en moins de 15 minutes. Enfin, l'alcalase immobilisee est utilisee dans un reacteur a lit fixe pour la production continue de gelatine modifiee. Le taux d'hydrolyse recherche est obtenu a l'aide d'une quantite faible de complexe enzyme-support et pour un temps de passage tres court. La production de gelatine modifiee par la mise en oeuvre de l'alcalase immobilisee en reacteur continu semble donc rapide, facile et peu couteuse.

Abstract In recent years, operators in the restoration sector are adding to their historical-artistic competences also scientific knowledge in order to find solutions more and more effective and respectful toward the cultural heritage, the operator and the environment. Among the different scientific branches, biotechnologies allow for an innovative and precise approach to the complexity of the problems that the restorer has to face in his own daily work. Biotechnology research in the field of cultural heritage develops in two directions: on the one hand focuses on the development of accurate diagnostic techniques, useful for the correct identification and characterization of alterations and biodeteriogens; on the other hand focuses on the development of innovative restoration methods, based on the employment of new products. The employment of biotechnologies in restoration of cultural heritage is the main topic of the present PhD doctoral thesis, which deals with both of the aforementioned sides. In Chapter 1 a review on the employment of biotechnologies in the field of cultural heritage is presented, considering both diagnostic techniques for characterization of biodeteriogens, and the use of microorganisms and enzymes for restoration. The first part of the thesis focuses on a microbial product, based on sulfate-reducing bacteria (SRB) belonging to D. vulgaris species, applied for the removal of sulfate crusts from artwork surfaces. In studies carried out in the last decades, this product has turned out to be very promising and favorable, compared to traditional restoration techniques, thanks to its capability of combining effectiveness to selectivity and safety for the restorer and the environment. Such a technology, original, innovative and sustainable, has been successfully experimented on important artworks. In Chapter 2 a review on the current knowledge of Desulfovibrio genus is presented, in particular concerning its physiology, biochemistry and biotechnological applications. Nevertheless, the D. vulgaris-based product presented four limitations: i) low production yields and inability of long-term conservation of D. vulgaris biomass; ii) lack of an appropriate method for monitoring of abundance and activity of the biomass; iii) time-consuming application technique; iv) application limited to stone surfaces. The overcoming of the above mentioned limitations has been the aim of the first part of the present work. A research work, structured in different phases, has been conducted for the optimization of the production process and the development of a method for the long-term conservation of the bacterial biomass (Chapter 3). Initially the laboratory protocol has been set up on small volumes at liter scale, in order to define the growth curve of the bacterium and evaluate its metabolic response to different substrates and growth conditions. subsequently the fermentative process has been transferred from the flask to 5 lt fermentor, optimizing the control of pH and H2S concentration. H2S is the main metabolic product in the fermentative process of SRB, its accumulation is toxic for bacteria, leading to unfavorable growth conditions. These improvements allowed a significant increase in biomass production, from a concentration of 1*108 cell/ml in 120h of fermentation in flask, to the concentration of 3*109 cell/ml in 72h of fermentation in bioreactor. For the long-term conservation of D. vulgaris biomass, freeze-drying has been carried out, testing the effectiveness of different cryoprotective agents. Among them, the best in terms of cell viability post-rehydration resulted to be lactose, which ensured the stability of the product for a minimum of 6 months. Chapter 4 deals with the development of new molecular approaches for monitoring of D. vulgaris biomass concentration and viability since traditionally employed methods, such as Most Probable Number (MPN) and microscope counting, resulted unsuitable. The research focused on the set up of a method applicable not only to liquid cultures, but also to cells embedded in the delivery system used for the applications of D. vulgaris cells on the surfaces during the biorestoration treatment. Among all the tested methods, the most effective and suitable resulted to be the spectrophotometric measurement of the fluorescence specifically emitted by the prosthetic group of bisulfite reductase, a key enzyme in dissimilatory sulfate reduction. The results showed that fluorescence emission is proportional to viable cells present in liquid culture as well as when embedded in the delivery system. Real-time PCR quantification of the SRB-specific dsr gene allowed to significantly quantify D. vulgaris cells in liquid culture, but when applied on cells embedded in the delivery system the detection limit (107 cell/ml) was too high to make this method efficient. The development of new methodologies for the application of D.vulgaris-based product, aimed at the reduction of time and number of required applications for the removal of sulfations, has been conducted on the funeral monument realized in memory of ‘Neera’, the poetess Anna Zuccari, located in the Cimitero Monumentale in Milan (Chapter 5). Besides biological treatment, two other methods have been tested: chemical treatment, based on the non-ionic detergent Tween 20 and a combined treatment, consisting in a chemical pre-treatment followed by the biological treatment. The combined method resulted to be effective in the removal of the black crust, without altering the underlying stone, obtaining a 70% reduction in cleaning time. Moreover, the combined method preserved all the advantages of the biocleaning approach: selectivity toward the alteration and respectfulness toward the original material. For the purpose of extending this biocleaning approach to substrates other than stone artworks, such as mural paintings, an experimentation has been carried out on two scenes belonging to the pictorial cycle decorating ‘Queen Teodolinda Chapel’ in Monza Cathedral (Chapter 6). The applicability test on surfaces characterised by fragility, such as pigmented surfaces, is of primary importance for the further development of this technology. The obtained results can be regarded very promising, in terms of sulfations removal and respectfulness towards such a delicate surface. However, this study has to be considered merely preliminary and incomplete, and further research must be conducted in order to verify the compatibility of the treatment with different kinds of materials, such as pigments. The last part of this thesis focuses on diagnostic methodologies for the identification and characterisation of biodeteriogens from two artworks. In the past, microorganisms responsible for deterioration of cultural assets were identified through conventional methods based on the cultivation of potential biodeteriogen microorganisms and their identification and phenotypic characterisation. Here molecular biology technologies independent from bacteria cultivation were employed, which complete and expand the information provided by the cultivation-dependent approach. These methodologies have been employed for the analysis of an acrylic monochrome painting on canvas realised by the artist E. Castellani (Chapter 7) and of a paper print realized in the 17th century, conserved in the Monastery of “S. Maria al Carrobiolo” in Monza (Chapter 8). The acrylic monochrome painting on canvas presented alterations characterised by yellow-earth/red point areas of different extensions, spread on the whole posterior surface. Molecular analyses on the total microbial community have been carried out through Denaturing Gradient Gel Electrophoresis (DGGE) method. Among the identified bacteria, the most abundant were Bacillus subtilis, Bacillus licheniformis and Deinococcus gobiensis; whereas among fungi, Leptosphaerulina and Penicillium genera. Culture-dependent techniques confirmed the dominance of bacteria belonging to Bacillus genus, whilst no fungal species has been isolated. However, presence of fungi was confirmed by microscope analysis, which allowed the visualization of fungal hyphae and spores in all the samples. Considering morphology and dimensions, these structures visualized by microscope were ascribable to mycelia and spores of fungi belonging to Penicillium genus, confirmed also by comparison with literature images. Afterwards the characterization of microbial community, the activity of four different biocides on the potential biodeteriogens was evaluated. Biotin N, Biotin R, New Des 50 and Amuchina (in single and mixed) were tested toward the single microbial isolates and the whole microbial community. According to the antibiogram test, the combination of Biotin R 4% in ethyl acetate + Biotin N 4% in white spirit resulted to be the most effective in terms of inhibiting activity, both on single strains and on the whole bacterial community. The paper print realized in the 17th century, conserved in the Monastery of “S. Maria al Carrobiolo” in Monza, presented whitenings and small dark spots, on the obverse and on the reverse side, respectively. In this case, a microbial investigation was executed through culture-dependent techniques for the isolation of bacteria and fungi, in order to characterize the possible deteriogens and determine their phylogenetic affiliation. The results demonstrated a negligible presence of bacteria. The most frequently cultured strains belonged to the Staphylococcus genus, which is associated to human skin, and to the Sphingomonas genus, which is an environmental bacterium, which have never been associated to biodeteriogen activity. As concerns fungi, the results showed a dominant presence of Neurospora pannonica, both on the obverse and on the reverse side of the print. In summary, the research emphasized the importance of biotechnologies in the field of cultural heritage. The optimization of D. vulgaris-based product, described in the first part of the work, has been successful, therefore this result underlines the importance of research for the improvements of biotechnological methodologies employed in restoration. The overall results suggest that further research is required for additional enhancement of this sulfates removal methodology and for the development of novel approaches, more and more effective and convenient, to be used in the field of cultural heritage.

Des limitations nutritionnelles, provoquees par une diminution des concentrations en acide 2,4 dichlorophenoxyacetique et en ions phosphates, entrainent un ralentissement de croissance suffisant pour maintenir la stabilite du ploymere d'inclusion de cellules de catharanthus roseus. Simultanement, une stimulation de la synthese d'ajmalicine est observee. Dans ces conditions, l'immobilisation des cellules dans l'alginate stabilise leur activite metabolique sur une periode d'au moins 600 heures. La production specifique d'ajmalicine atteint alors 970mug/sec et est multipliee d'un facteur 50 par rapport a celle observee lors d'une culture sur milieu d'entretien. En reacteur continu, l'utilisation de cellules immobilisees a ete possible sur une duree de 2 mois. Le mecanisme d'excretion repond a une loi de diffusion simple. La productivite obtenue est faible mais elle peut etre amelioree par un abaissement de ph du milieu de culture qui entraine une modification de l'equilibre de diffusion. Des traitements de permeabilisation membranaire (mannitol, dimethylsufoxyde) n'augmentent la productivite du systeme que si la resultante entre leurs effets sur la repartition des metabolites entre les cellules et le milieu et sur les taux de biosynthese est positive

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

Des sediments d'eaux douces sont compares au niveau de leurs proprietes physicochimiques et biologiques. Le denombrement de 4 groupes bacteriens anaerobies (heterotrophes, sulfatoreducteurs, cellulolytiques et methangenes) montrent la coexistence de ces quatres types bacteriens dans tous les sediments et a toutes les profondeurs. La variabilite de la biomasse apparait donc suffisante pour permettre la biodegradation d'un xenobiotique dans toute la colonne sedimentaire

L'objectif de ce travail est de detecter l'hybridation de sequences d'adn par differentes techniques autres que la fluorescence. Le principe recherche est de traduire directement le phenomene d'hybridation, en un signal exploitable physiquement en utilisant les proprietes d'un polymere conducteur electronique, le polypyrrole. Les copolymeres composes de monomeres pyrroles et de pyrroles fonctionnalises par des oligonucleotides (odn) sont synthetises a partir d'un protocole developpe au laboratoire. L'appariement des brins d'odn a ete suivi en temps reel et/ou une fois la reaction achevee, par diverses techniques de caracterisation electrochimiques, gravimetrique et optique. Des reponses peu specifiques ont ete obtenues par voltamperometrie cyclique et conductivite in situ, car ces dernieres n'ont pas permis de differencier categoriquement les processus d'hybridation et d'adsorption. Cependant, grace a ces etudes, nous pouvons proposer une explication sur les phenomenes ayant lieu a l'interface polymere solution lors de l'hybridation et de l'adsorption. Les mesures d'admittance, sur reseau de microelectrodes, ont montre la possibilite de detecter l'association entre deux brins complementaires, mais avec une faible sensibilite. En revanche la microbalance a quartz (mbq) et la spectroscopie de photocourant se sont averees etre des outils interessants pour caracteriser l'appariement des sequences d'adn. Nous avons mis au point une mbq tres sensible qui peut detecter une masse d'odn complementaires de l'ordre de quelques nanogrammes, ce qui a permis de realiser un biocapteur reproductible et reversible. Les mesures de spectroscopie de photocourant ont ete faites en fin de cinetique et en temps reel. De plus, ces deux techniques

Ce travail presente les resultats du fonctionnement d'un reacteur batch sequentiel assiste par ordinateur afin de biodegrader, aerobiquement, les eaux industrielles chargees en composes phenoles. Le systeme a ete controle au moyen de la vitesse de production de dioxyde de carbone liee a la mineralisation des substrats phenoles utilises comme la seule source de carbone et d'energie. Le systeme a permis d'accroitre et de maintenir stable, a un niveau maximal, l'activite microbienne lors des cycles successifs de degradation. Les microorganismes acclimates par ce procede presentent une forte affinite et une faible inhibition vis-a-vis des substrats phenoles etudies. Leur metabolisme est oriente vers les reactions d'oxydation du substrat en gaz carbonique

Dans le cadre de la production de levains lactiques concentres, l'augmentation des productivites peut etre realisee par l'utilisation d'un reacteur couple a un etage de filtration par procede membranaire. L'etude prealable du comportement cinetique de cultures de streptococcus cremoris en culture discontinue fait apparaitre l'importance de l'inhibition par l'acide lactique, produit majoritaire de la fermentation. Toutefois, l'effet du produit ne suffit pas a expliquer le deroulement cinetique de la croissance, mettant en evidence l'existence de limitations nutritionnelles. Les cinetiques d'epuisement du milieu ont ete etudiees et l'influence relative des phenomenes d'inhibition et de limitation a ete quantifiee aussi bien en cultures discontinues qu'en chemostat. Lors de cultures a recyclage de biomasse, la comparaison de la dynamique de croissance et de production d'acide lactique a celle qui caracterise les potentialites de la souche, a permis de mettre en evidence l'effet des variables operatoires specifiques du bioreacteur a membrane sur les cinetiques biologiques. Ainsi, l'influence des conditions de recirculation du milieu de culture est aborde sous l'angle des vitesses de reaction et de l'activite cellulaire. Le role du taux de dilution est precise par rapport aux mecanismes d'inhibition/limitation de la croissance et l'interet de la mise en uvre d'une purge de biomasse est discute sous l'angle des rendements de culture. Un modele de connaissance, decrivant la croissance de streptococcus cremoris et la production d'acide lactique est propose pour globaliser les effets de ces differentes variables

Recherche des modifications dynamiques de phases stationnaires susceptibles de permettre l'extraction, la purification et la separation des antibiotiques polyethers ionophores par chromatographie hplc. Dans un deuxieme temps, exploitation du concept chromatographique de phase greffee pour realiser des entites nanoparticulaires susceptibles de devenir des transporteurs de principes actifs. La synthese de ce nouveau transporteur, compose d'une base dextrane reticulee, nomme bvsm, a ete realisee

Dans l'optique de la production industrielle de proteines recombinantes, l'utilisation de la levure saccharomyces cerevisiae, bien que presentant de nombreux avantages, est souvent limitee par la faible permeabilite de la paroi de ce micro-organisme vis-a-vis des solutes de grande taille. Pour etudier ce probleme, nous avons construit des souches de levure recombinantes exprimant l'alpha-galactosidase de saccharomyces uvarum, enzyme majoritairement periplasmique, qui nous a permis de mesurer des cinetiques d'excretion. A l'aide de cet outil, nous avons dans un premier temps caracterise le mecanisme de passage de l'alpha-galactosidase a travers la paroi en proposant un modele rendant compte de la variation de la permeabilite cellulaire en fonction de la vitesse de croissance. Puis dans un second temps, nous avons fait varier les conditions de culture pour identifier les determinants structuraux limitant cette permeabilite et pour tenter de maximiser la production d'enzyme excrete

L'etude comparative du comportement cinetique de l'enzyme dans un solvant organique conventionnel (n-hexane) et un fluide supercritique (co#2sc) a ete realisee. Deux reactions enzymatiques, l'esterification modele simple et la transesterification pour la synthese de l'acetate de geranyle catalysee par la lipase immobilisee de mucor miehei (lyposyme) sont etudiees. La stabilite enzymatique est excellente et similaire dans les deux milieux. La pression (130 bars) n'affecte pas sensiblement la stabilite de l'enzyme, par contre, des facteurs tels que la temperature et la quantite d'eau. Selon le milieu considere, la quantite d'eau optimale ajoutee est differente. Les isothermes d'adsorption nous ont permis de determiner la quantite d'eau reelle autour du support enzymatique. Le meme optimum en eau de 10% (g/g) est obtenu dans les deux milieux et dans les deux reactions etudiees. L'etude des reactions d'esterification et transesterification realisees en milieu supercritique et dans l'hexane, contenant une teneur en eau optimale identique, nous a permis de montrer la similitude du mecanisme catalytique de la lipase de type ping-pong bi-bi avec inhibition par un des substrats dans les deux solvants. Cependant la vitesse maximale et les constantes cinetiques apparentes d'affinite sont differentes. Plusieurs hypotheses sont suggerees pour expliquer ce phenomene