Dissertations / Theses: 'Cultures microbiennes'

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Postec, Anne. "Diversité de populations microbiennes thermophiles d'une cheminée hydrothermale océanique : cultures d'enrichissement en bioréacteur et isolement d'espèces nouvelles." Aix-Marseille 1, 2005. http://www.theses.fr/2005AIX11049.

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Abstract:

Dans le cadre de l'exploration de la diversité microbienne des sources hydrothermales océaniques profondes, les techniques moléculaires basées sur l'analyse du gène codant pour l'ARN ribosomique 16S ont permis la mise en évidence d'une grande diversité archéenne et bactérienne. Cependant, la diversité des micro-organismes hydrothermaux cultivés à ce jour reste bien inférieure à celle décrite par l'approche moléculaire. Des méthodes innovantes doivent alors être mises en oeuvre pour cultiver de nouveaux micro-organismes, et ainsi déterminer leurs caractéristiques métaboliques et leur rôle potentiel dans l'écosystème. Tel était l'objectif de ce travail : un bioréacteur gas-lift a été utilisé pour réaliser des cultures d'enrichissement en continu, pendant 50 jours, dans des conditions de thermophilie (60°C) et d'hyperthermophilie (90°). Un échantillon de cheminée (site Rainbow, ride medio-atlantique) a servi d'inoculum et a fait l'objet d'une analyse directe de la diversité moléculaire. La diversité des communautés microbiennes enrichies en bioréacteur a été analysée par DGGE, clonage, séquençage et hybridation. La diversité des micro-organismes cultivés en continu en bioréacteur s'est avérée plus grande que celle obtenue par culture classique en flacon (batch). Au sein du bioréacteur, une dynamique de la structure de la population a pu être mise en évidence. Des micro-organismes appartenant a priori à des espèces thermophiles modérées ont été détectés à 90 °C, et des autotrophes ont été obtenus en co-culture avec des hétérotrophes à 60°C. Des échanges de métabolites peuvent expliquer ce dernier résultat. Plusieurs espèces nouvelles, détectées au préalable de façon moléculaire, ont pu être isolées à partir des cultures d'enrichissement en bioréacteur. Une nouvelle espèce de l'ordre des Thermotogales, Marinitoga hydrogenitolerans, a notamment été décrite

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Birou, Bernard Birou Bernard. "Etude de la chaleur dégagée par des cultures microbiennes dans un fermenteur de laboratoire /." [S.l.] : [s.n.], 1986. http://library.epfl.ch/theses/?nr=612.

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Laplace, Jean-Marie. "Cultures microbiennes pures et mixtes : production d'éthanol à partir des pentoses et des héxoses dérivés des lignocelluloses." Montpellier 2, 1992. http://www.theses.fr/1992MON20155.

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Abstract:

Quatre souches de microorganismes ont ete retenues a priori pour etudier les fermentations alcooliques du glucose et du xylose derives de lignocelluloses par cultures pures et par cultures mixtes. Dans le cadre des cultures pures, a partir de 60 g/l de xylose, un rendement alcoolique de 0,40 g/g et une productivite de 1,55 g/l. H ont ete obtenus avec pichia stipitis en reacteur continu a haute densite cellulaire. Les valeurs relatives a la conversion alcoolique du glucose (140 g/l) par zymomonas mobilis sont un rendement de 0,47 g/g, une productivite de 19,5 g/l. H et un taux de conversion du substrat de 99 p. Cent. Les resultats ont ete valides sur hydrolysats hemicellulosique et cellulosique de bois de peuplier. La mise en uvre de cultures mixtes a haute densite cellulaire en conditions microaerobies avec un mutant deficient respiratoire de saccharomyces diastaticus et pichia stipitis a permis la production d'ethanol a partir du melange glucose/xylose (50 g/l) avec un rendement de 0,41 g/g, une productivite de 3,1 g/l. H et un taux de conversion du substrat de 100 p. Cent. La fermentation alcoolique d'un hydrolysat total de bois de peuplier par culture mixte conduit a un rendement de 0,25 g/g, une productivite de 0,93 g/l. H avec une assimilation complete du substrat

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Tang, Xiaoyan. "Biomasse et communautés microbiennes en relation avec la disponibilité du phosphore dans la rhizosphère de cultures associées." Thesis, Montpellier, SupAgro, 2013. http://www.theses.fr/2013NSAM0043/document.

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Abstract:

Le phosphore (P) est un nutriment majeur qui est souvent limitant pour la croissance des plantes dans les agro-écosystèmes mais le caractère non renouvelable des réserves en roches phosphatées rend urgente la nécessité de trouver une alternative aux fertilisants phosphatés et de mieux utiliser les ressources en P du sol. Dans ce contexte, l'objectif de ma thèse était d'élucider l'implication de processus rhizosphériques déterminant la disponibilité de P du sol dans des cultures associées céréale/légumineuse, et in fine l'acquisition de P par ces associations. Nous avons fait l'hypothèse que la facilitation de l'acquisition de P dans rhizosphère de ces cultures associées était la conséquence de processus microbiens, en lien avec des changements du carbone (C), de l'azote (N) et du P de la biomasse microbienne, ou de l'abondance de certains groupes microbiens spécifiques. Ma stratégie de recherche s'est donc focalisée sur les modifications de CNP de la biomasse microbienne et des communautés de microorganismes dans la rhizosphère de cultures associées relativement aux cultures pures correspondantes. Les effets de la fertilisation en P ou N et des modifications de pH en résultant en lien avec la fixation de N2 ont aussi été étudiés, à la fois au champ et en conditions contrôlées en microcosme de type rhizobox. Le blé dur et différentes espèces de légumineuses à graines ont été cultivées seules ou associées dans deux types de sols présentant des historiques de fertilisation différents. Dans une première expérience au champ avec un sol calcaire Méditerranéen présentant une forte disponibilité en P, nous avons montré que les cultures associées céréale/légumineuse pouvaient faciliter le recyclage de P en augmentant la biomasse microbienne et en modifiant sa stoechiométrie CNP dans la rhizosphère. Dans une seconde expérience au champ dans un essai de fertilisation P de longue durée, nous avons mis en évidence qu'une culture associée céréale/légumineuse pouvait augmenter le P de la biomasse microbienne à bas niveau de disponibilité en P et modifier les groupes microbiens susceptibles d'être impliqués dans le recyclage de P du sol. Enfin, nous avons conduit une expérience en rhizobox en conditions contrôlées avec le sol de cet essai de longue durée dans laquelle nous avons manipulé la disponibilité du nitrate, en vue d'évaluer les interactions des processus mentionnés plus haut et les modifications de pH induites par les racines dans la rhizosphère. En comparant la culture associée et les cultures pures correspondantes, nous avons obtenu des différences significatives de pH, de disponibilité en P, de CNP de la biomasse microbienne et de communautés de microorganismes dans la rhizosphère. Bien que ces modifications aient concerné un groupe de bactéries productrices de phytase, les relations causales entre les effets observés n'ont pu être établies. Une meilleure connaissance de tels processus devrait dans le futur nous permettre de définir des cultures associées performantes pour l'acquisition de P
Phosphorus (P) is a major nutrient that is often limiting plant growth in agroecosystems but phosphate rocks being a finite resource, there is an urgent need to find alternatives to P fertilizers and to better use soil P resources. In this context, the aim of my thesis was to elucidate the implication of rhizosphere processes determining the availability of soil P in cereal/legume intercropping systems, and ultimately the acquisition of P by these intercrops. We hypothesized that the facilitation of P acquisition in the rhizosphere in such intercrops was the consequence of microbially mediated processes, as evidenced by shifts of microbial biomass carbon (C), nitrogen (N) and P, or of specific microbial groups. Thus, my research strategy focused on root-induced changes of microbial biomass CNP and community in the rhizosphere of intercrops relative to the same crops grown alone. The effects of P or N fertilization and consequent pH changes as related to N2-fixation were also investigated, either in field experiments or in the controlled conditions of rhizobox microcosms. Durum wheat and different grain legume species were grown as sole crops and intercropped on two types of soils with different fertilization histories. In a first field trial in a calcareous, Mediterranean soil with high P availability, we demonstrated that cereal-legumes intercrops could be used to facilitate P cycling through increasing the microbial biomass and altering its CNP stoichiometry in the rhizosphere. In a second field experiment in a long term P fertilizer trial, we evidenced that a cereal-legume intercrop could increase the microbial biomass P at low P availability and modify microbial groups possibly involved in soil P cycling. Finally, we designed a rhizobox experiment in controlled conditions with soils of this long term trial where we manipulated nitrate availability, in order to assess the interactions of the above-mentioned processes with root-induced pH changes in the rhizosphere. When comparing intercrops and sole crops, we obtained significant differences of soil pH, P availability and microbial biomass CNP and community in the rhizosphere. Although such changes concerned phytase-producing bacteria, the causal relationships between the observed effects still need to be established. A better knowledge of such processes shall help designing more P-efficient intercropping systems in the future

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Nercessian, Olivier. "Etude de la diversité spécifique et fonctionnelle des communautes microbiennes associées à des sources hydrothermales marines profondes par des approches moléculaires." Brest, 2003. http://www.theses.fr/2003BRES2005.

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Abstract:

Nos connaissances de la diversité des communautés microbiennes marines ont longtemps été restreintes aux informations précieuses, mais incomplètes, issues de l'utilisation de méthodes de culture. Lors de cette étude, des techniques moléculaires (PCR, RT-PCR, clonage, séquençage, hybridation) et des marqueurs génétiques [ARNr 16S, gènes codant pour des enzymes spécifiques de différentes voies métaboliques (mcr A, pmo A, dsrAB)] ont été utilisés pour contourner les limites inhérentes aux méthodes de culture et accéder à une vision plus réaliste de la diversité spécifique et fonctionnelle de communautés microbiennes hydrothermales. Ce travail de recherche a permis (i) de mettre en évidence une grande diversité de séquences d'ADNr 16S archaéens et bactériens, et de montrer l 'existence de variations dans la composition des communautés archaennes à l'échelle d'une source et d'un champ hydrothermal , (ii) de découvrir de nouvelles lignées microbiennes, quelles que soient les marqueurs génétiques utilisées, et d'étudier la diversité phylogénétique et la distribution géographique d'une d'entre elles, (iii) de développer et valider des sondes oligonucléotidiques ciblant l'ARNr 16 S d'archaea fréquemment rencontrées sans des systèmes hydrothermaux, et (iv) d'identifier les archaea les plus actives d'une communauté microbienne associée à un échantillon hydrothermal. Grâce à l'utilisation combinée de différentes approches moléculaires, ce travail élargit notre vision de la diversité des communautés microbiennes de l'écosystème hydrothermal marin profond
Our knowledge of the diversity of marine microbial communities has long been restricted to the precious but incomplete informations generated by the culture-based methods. In this study, molecular techniques (PCR, RT-PCR, cloning, sequencing, hybridization) and genetic markers [16S rRNA, genes coding for enzymes specific of diverse metabolic pathways (mcr A, pmo A, dsrAB)] were used to circumvent the limits inherent to cultivation methods ant to get a more realistic view of the specific and functional diversity of the deep-sea hydrothermal vent microbial communities. This research allowed (i) to reveal a wide diversity af archaeal and bacterial 16S rRNA, and to show the existence of variations in the archaeal coomunity composition at the hydrothermal site and hydrothermal field scales, (ii) to discover new microbial lineages whatever the genetic markers used, and to study the phylogenetic diversity and geopgraphic distribution of one of them (iii) to develop and validate 16S rRNA oligonucleotide probes targeting Archaea frequently found in hydrothermal systems, and (iv) to identify the most active Archaea of a microbial community associated with an hydrothermal sample. By the combined use of diverse molecular approaches, this work enlarges our view of the diversity of microbial communities in deep-sea hydrothermal vents

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Vallance, Jessica. "Lutte biologique par utilisation de l’oomycète Pythium oligandrum : colonisation de la rhizosphère et influence sur la dynamique des populations microbiennes." Brest, 2009. http://www.theses.fr/2009BRES2030.

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Abstract:

Une des principales limites de la lutte biologique réside dans la variabilité des résultats expérimentaux souvent imputée à la non-persistance des micro-organismes introduits sur les végétaux. Dans le cadre de cette thèse, Pythiurn oligandrum, un oomycète connu pour ses propriétés d’agent antagoniste et d’inducteur de résistance chez les plantes, a été utilisé. L’objectif principal a été d’étudier la colonisation et la persistance de P. Oligandrum après son introduction au niveau du système racinaire de plants de tomate en culture hors-sol, et d’apprécier son incidence sur les communautés microbiennes de la rhizosphère et des effluents de serre. Trois souches de P. Oligandrum ont d’abord été sélectionnées pour leur production d’oospores (structure de résistance) ainsi que de molécules ayant des effets positifs sur la croissance (une auxine : la tryptamine) et la résistance des plantes (un éliciteur : l’oligandrine). La colonisation des racines et des solutions circulantes par P. Oligandrum et Pythium dissotocum, un agent pathogène mineur très fréquent en hors-sol, a été estimée par méthodes culturales et moléculaires. L’antagoniste a persisté à des taux élevés tout au long de la saison culturale (avril à septembre), la rhizosphère des plantes ayant été colonisée à 90% par la souche produisant le moins d’oospores (détermination par Inter Simple Sequence Repeat). Malgré son abondance au niveau racinaire, peu ou pas de P. Oligandrum a été détecté dans les différents effluents de la serre. P. Dissotocum a, quant à lui, colonisé les racines et les effluents de drainage pendant les mois d’été. Un léger effet retard et une moindre colonisation au niveau des racines colonisées par l’antagoniste ont été mis en évidence. L’analyse des communautés microbiennes (fongiques et bactériennes) racinaires et circulantes par SSCP (Single-Strand Conformational Polymorphism) a révélé que ces communautés avaient subi des changements structurels importants au cours de la saison culturale. Ces évolutions temporelles sont intervenues indépendamment de l’inoculation et de la persistance de l’agent antagoniste P. Oligandrum. Des archées ont également été détectées durant toute la saison culturale dans les effluents mais uniquement aux mois de septembre et octobre au niveau des racines. Dans ce cas aussi, l’inoculation par P. Oligandrum ne semble pas avoir engendré d’effet sur ces communautés. Les résultats décrits précédemment reposent sur l’extraction et l’amplification d’ADN. Un des inconvénients de cette stratégie est qu’elle ne permet pas d’étudier les communautés microbiennes d’un point de vue fonctionnel. Afin d’évaluer et de comparer la diversité structurelle et fonctionnelle des populations fongiques rhizosphériques, ADN et ARN ont été extraits puis analysés par SSCP en fonction de trois cibles génétiques différentes: la région ITS1, l’ARNr 28S, la grande sous-unité de l’ARNr mitochondrial. Les informations générées par l’analyse de ces trois marqueurs génétiques sont relativement différentes, confirmant ainsi l’intérêt d’utiliser des amorces ciblant des régions de l’ADN très différentes pour obtenir une vision plus exhaustive de la microflore fongique
Biocontrol efficacy is mainly limited by the variability of the rhizosphere competence of the inoculated microorganisms. This doctoral thesis focused on Pythium oligandrum, an oomycete acknowledged as an antagonistic organism able to protect plants from pathogenic attacks. The aim of this work was to study the colonisation and the persistence of P. Oligandrum after its introduction in the root system of tomato plants grown in soilless culture; and to assess its impact on microbial communities colonizing the rhizosphere and the greenhouse effluents. Three strains of P. Oligandrum were selected on the basis of their ability to produce oospores (resting structures) and production of tryptamine (an auxin like compound) and of oligandrin (a glycoprotein elicitor). Real-time PCR and plate counting demonstrated the persistence of large amounts of the antagonistic oomycete in the rhizosphere throughout the cropping season (April to September). Inter Simple Sequence Repeat (ISSR) analysis showed that, among the three strains inoculated, the one producing the lowest amount of oospores was detected at 90%. Despite its abundance on roots, no traces of P. Oligandrum were detected in the different effluents of the soilless greenhouse. P. Clissotocum (ubiquitous tomato root minor pathogen) colonized the rhizosphere and the effluents only in summer. There was a reduction of P. Dissotocum populations in inoculated root systems. Single-Strand Conformational Polymorphism (SSCP) analysis revealed that the genetic structure of microbial communities (fungi and bacteria) colonizing the rhizosphere and the effluents, evolved throughout the cropping season. This temporal evolution was independent from the inoculation and the persistence of the antagonist P. Oligandrum. Effluents were also colonized by Archaeabacteria but roots, only during the last two months of culture. These populations grew independently from P. Oligandrum. Results previously described, rely on DNA extraction and amplification. This strategy suffers from the inability to investigate active microbial communities. DNA and RNA data obtained by SSCP analysis of three different genetic regions (ITS1, rRNA 28S, mitochondrial RNA large subunit) highlighted the interest of using different primers for having an exhaustive view of the fungal microflora

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Cavaille, Laetitia. "Production de Polyhydroxybutyrates à partir d'acides gras volatils en culture ouverte : influence du degré de limitation en phosphore sur les réponses cinétiques et les sélections microbiennes." Thesis, Toulouse, INSA, 2015. http://www.theses.fr/2015ISAT0049/document.

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Abstract:

La production de biopolymères de type polyhydroxyalkanoates (PHA) est une alternative attractive pour remplacer, en partie, les plastiques produits à partir de ressources fossiles. Les contraintes techniques imposées par les cultures pures (substrat purifié, stérilité…) impliquent un coût de production qui rend la production de ces bioplastiques difficilement compétitive par rapport à celle des plastiques conventionnels. L’utilisation de cultures non axéniques permettrait de palier les contraintes des cultures pures mais nécessite une étape de sélection des microorganismes producteurs naturels de PHA. A partir d’un inoculum issu de boues d’épuration et de substrats de types AGV (acide butyrique et acétique), une stratégie de limitation de la croissance par le phosphore pour accumuler du PHB a été mise en place. Nous avons étudié, avec les modes de culture fed-batch et continu, le potentiel de sélection de souches productrices et de production de PHA en fonction des paramètres opératoires (taux de dilution) et environnementaux (degré de limitation en phosphore). L’objectif scientifique a consisté à améliorer les connaissances sur le rôle d’une limitation en phosphore selon les conditions opératoires du procédé, tout d’abord sur la nature des souches sélectionnées, et ensuite sur la croissance et l’accumulation de PHB. Pour cela, une démarche associant l’identification des micro-organismes en dynamique par une technique de pyroséquençage, une caractérisation cinétique des micro-organismes sélectionnés, une analyse procédé et le développement d’une modélisation cinétique a été effectué. L’objectif final du travail visait l’optimisation des procédés de production de PHB en culture non axénique : productivité, rendement, titre final en PHB mais aussi fiabilité et robustesse, en vue de définir une stratégie de production optimale de PHA. Les performances atteintes lors des cultures en fed-batch se situent parmi les meilleures de la littérature (70% de PHA) en cultures mixtes sans étape d’enrichissement préalable en microorganismes producteurs. Les résultats ont montré le rôle de la limitation phosphore sur le déclenchement de la production de PHB. En chémostat, l’analyse des paramètres macro-cinétiques, à partir des sélections microbiennes, a révélé des cinétiques de conversion du substrat carboné en PHB, biomasse catalytique et CO2 dépendantes du degré de limitation en phosphore et du taux de croissance. Le taux de phosphore intracellulaire (dépendant du taux de croissance et du degré de limitation phosphore), est le paramètre gouvernant la conversion du carbone. De plus, ce rôle a été observé pour toutes les populations sélectionnées sous limitation phosphore, démontrant un comportement universel de ces populations face à une limitation phosphore. En parallèle, des études dynamiques en batch à partir de ces populations ont permis de caractériser les paramètres cinétiques des souches, montrant une vitesse maximale de production de PHB de 0,6 et 1,2 Cmol/Cmol.h avec acide acétique et butyrique respectivement. Ces hypothèses réalisées à partir des observations expérimentales ont permis l’établissement d’un nouveau modèle cinétique basé sur le rôle du phosphore intracellulaire sur la conversion du carbone. La confrontation de ce modèle aux résultats expérimentaux a conforté et amélioré la compréhension des processus de dilution intracellulaire du phosphore et de stockage de PHB. Ce modèle a également permis d’explorer une large gamme de conditions environnementales et de prédire les comportements microbiens d’organismes producteurs et non producteurs. A partir des résultats observés et du modèle cinétique établi, les performances de différentes configurations de procédés de production de PHA ont pu être discutées : chémostat simple ou double étage, fed-batch, chémostat et batch... Les performances en termes de productivités, taux de PHB intracellulaires, degré de sélection de producteurs et robustesse du procédé sont comparées
The production of polyhydroxyalkanoates (PHA) is an attractive alternative for plastics produced from fossil resources. The technical constraints imposed by pure cultures (purified substrate, sterilization ...) involve a high production cost of PHA production, and the production of these bioplastics is hardly competitive. The use of non-axenic cultures would avoid the constraints of pure cultures but requires a selection step of PHA producers. From a microbial inoculum (activated sludge) and AGV (butyric and acetic acid), a strategy for limiting the growth by phosphorus to accumulate PHB was established. From fed-batch and continuous culture, we studied the selection of PHA producers and the production of PHA based on operating parameters (dilution rate) and environmental (degree of phosphorus limitation). The scientific objective was to improve knowledge on the role of phosphorus limitation according to the operating conditions of the process, first about the nature of selected strains, and then about the cellular growth and PHB accumulation. For this, an approach involving identification of microorganisms by pyrosequencing method, a kinetic characterization of selected microorganisms, a process analysis and development of a kinetic modeling were performed. The ultimate goal of the work was the optimization of PHB production processes in non-axenic culture: productivity, yield, final PHB concentration but also reliability and robustness, to define an optimal production strategy of PHA. The performance achieved during the fed-batch cultures are among the best in the literature (70% PHA) in mixed cultures without enrichment step of PHA producers. The results showed the role of phosphorus limitation on the PHB production. Thus, it has been demonstrated the importance of degree of phosphorus limitation to maintain cell growth allowing enrichment in PHA producers explaining the high content of PHA obtained. From microbial selections in chemostat culture, the analysis of macro-kinetic parameters revealed conversion kinetics of the carbon substrate in PHB, catalytic biomass and CO2, dependent on the degree of phosphorus limitation and growth rate. The limits on the degree of plasticity of the intracellular phosphorus (ranging from 3.8% to 0.045%) were identified as a function of the specific growth rate. This intracellular phosphorus content (depending on the growth rate and degree of phosphorus limitation), is the parameter governing carbon conversion. Furthermore, this role of the intracellular phosphorus was observed for all populations selected under phosphorus limitation in this study, demonstrating a universal behavior of these populations face to phosphorus limitation. In parallel, dynamic studies in batch reactor from these selected populations were used to characterize the kinetic parameters of the strains, showing a maximum PHB production rate of 0.6 and 1.2 Cmol/Cmol.h with acetic acid and butyric respectively. These hypotheses made from experimental observations allowed the establishment of a new kinetic model based on the role of intracellular phosphorus on carbon conversion. The comparison of this model with experimental results has strengthened and improved the understanding of the mechanisms of intracellular phosphorus dilution and storage PHB. This model was also used to explore a wide range of environmental conditions and predict microbial behavior of PHA producers and non-producing organisms according to the operating conditions in continuous or batch reactor. From the results observed and the established kinetic model, the performance of PHA production processes of different configurations was discussed: chemostat single or two-stage, fed-batch, chemostat plus batch... The productivities, intracellular PHB content, performances of selection and the reliability of the process are compared

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Riah-Anglet, Wassila. "De la structure des communautés microbiennes, à l'expression des activités enzymatiques dans des sols soumis à différentes contraintes agronomiques." Rouen, 2014. http://www.theses.fr/2014ROUES058.

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Abstract:

L’évaluation multicritère des systèmes de culture implique d’acquérir des connaissances sur la composante biologique des sols, notamment sur le compartiment microbien. Les microorganismes essentiels dans les cycles biogéochimiques, sont particulièrement impliqués dans la transformation de la matière organique, via les activités enzymatiques dans les sols. De nombreux travaux soulignent qu’il est possible de décrire la structure et les fonctions des communautés microbiennes. Cependant, il n'existe que peu d'informations pouvant aider à la compréhension des relations structure/ fonctions. En effet, le déterminisme de la structure d'une communauté, associés aux facteurs de régulation de l'expression des activités enzymatiques, rendent difficile la compréhension des mécanismes régissant les relations entre structure/fonctions. L'objectif de ce travail était d'apporter des éléments de réponse à cette problématique, située à l'interface de la recherche fondamentale et de la recherche appliquée. Connaître ces relations revient à améliorer compréhension du rôle des communautés microbiennes dans le fonctionnement, la résilience et la durabilité des sols à produire. Ce travail a été réalisé sur un site expérimental agricole (Yvetot, Haute Normandie) ayant pour objectif agronomique d’évaluer l’effet de l’introduction de prairies dans les rotations de cultures. La stratégie globale de recherche développée pour l’étude des relations structure/ fonctions, repose sur des expérimentations en conditions naturelles (in situ) et au laboratoire (en conditions contrôlées). Les variables descriptives de la structure et des fonctions enzymatiques des communautés microbiennes sélectionnées montrent d’une part, l’intérêt de combiner des approches qualitatives et quantitatives via des méthodes complémentaires (chimiques, biochimiques, moléculaires), et d’autre part, la nécessité de moduler les biais inhérents à chaque méthode, confortant ainsi les interprétations. Les expérimentations in situ reposent sur deux analyses comparatives. La première étude a été menée sur l’ensemble du dispositif expérimental d’Yvetot, par l’étude à un temps t de parcelles présentant des historiques différents. La seconde a consisté en l’analyse spécifique des deux systèmes les plus contrastés : la prairie permanente et la grande culture. Ces expériences ont permis de mettre en évidence que le mode d’usage au moment de l’échantillonnage semble être le premier facteur déterminant de la structure et des activités enzymatiques potentielles totales. Le changement dans les activités enzymatiques pondérées par la biomasse ne suit pas, quant à lui, le même profil et serait plutôt fonction de l’historique de la parcelle. Les résultats montrent également un phénomène de résilience du profil fonctionnel, résultant de l’évolution de la structure sous l’introduction de prairies dans les rotations de cultures. Par ailleurs, l’analyse spécifique de la structure des communautés microbiennes des deux systèmes les plus contrastés, par l’identification des bactéries cultivables hétérotrophes isolées à partir des substrats du système Biolog, semblent refléter, à notre échelle d’observation et dans les conditions expérimentales de ce travail, la diversité bactérienne initiale des deux sols et met en exergue la dominance des Bacteroidetes et des γ-Protéobacteries. Parallèlement à cette approche multifactorielle en conditions naturelles, des écosystèmes miniaturisés ont été mis en place pour analyser la réponse des communautés microbiennes à des stress drastiques. La durée et la sévérité des stress, devaient être suffisamment importantes pour passer d’un simple changement physiologique à un véritable remaniement structural des différentes communautés microbiennes. Ces stress ont consisté à appliquer soit un choc thermique soit un fongicide à une concentration 1000 fois supérieure à la dose agronomique, sur un sol de prairie permanente et un sol de grande culture. Les expérimentations en conditions contrôlées confirment qu’un stress drastique modifie les communautés microbiennes et les fonctions enzymatiques dans les sols. Cependant, les résultats soulignement que la réponse aux stress est dépendante de la structure initiale de la communauté microbienne et de la nature du stress appliqué. L'ensemble de ce travail confirme la difficulté d’attribuer une activité enzymatique déterminée à un groupe microbien défini, du fait de la redondance fonctionnelle au sein des communautés microbiennes. Il soulève également l’importance des conditions expérimentales et de l’analyse statistique globale des données pour établir ces relations. Finalement, cette étude apporte des éléments de compréhension sur le rôle de la biodiversité, notamment dans la résilience des écosystèmes. Ce travail a permis également d’éclairer sur les difficultés d’appréhender les communautés microbiennes et leurs fonctionnements dans les sols, soumis à différentes contraintes agronomiques. Approfondir la compréhension de ces relations est d’autant plus importante que l’application en agronomie de ces savoirs est nécessaire
Multi-criteria assessment of agricultural systems involves acquiring knowledge about the soil biological component, especially about the microbial compartment. The soil microorganisms are essential in biogeochemical cycles and are mainly involved in the transformation of organic matter through their enzymatic activities. Many studies emphasize the possibility to describe the structure and the functions of soil microbial communities. However, little information is available to help the understanding of the structural and functional relationships. Indeed, the factors that influence the structure of microbial communities associated with factors regulating the expression of enzymatic activities make it difficult to apprehend the mechanisms governing these relationships. The objective of this study was to describe the relationships between structure and functions of soil microbial communities. This issue is at the interface between fundamental and applied research. The knowledge of these relationships will improve the understanding of the role of microbial communities in the resistance, resilience and the sustainability of soil. This work was carried out on an agricultural experimental site (Yvetot, Haute Normandie). This site allows the assessment of the effect of the introduction of grasslands in crop rotations. The research strategies developed in this study were based on experiments carried out under natural conditions (in situ) and laboratory soil microcosms (controlled conditions). The selected structural and functional descriptive variables of microbial communities demonstrates, the lively interest of combining qualitative and quantitative approaches based on complementary methods (chemical, biochemical and molecular methods) to restrain the biases of each method and reinforce interpretations. In situ experiments are based on two comparative studies, the first one concerned all plots of the experimental site; these plots had different management practices. The second one consisted of the specific analysis of the two most contrasting agricultural systems: the permanent grassland and conventional cropping. These experiments highlighted that the land use at the time of sampling appears to be the major determinant of the structure of soil microbial communities and their potential enzymatic activities. The change in enzymatic activities weighted by the microbial biomass carbon appears to be determined by the cropping history of the plots. The results also show resilience in functional profile resulting from the evolution of the microbial community structure under the introduction of grasslands in crop rotations. Moreover, the specific analysis of the heterotrophic cultivable bacteria isolated from Biolog Ecoplates substrates of the two most contrasting agricultural soils, highlighted the dominance of Bacteroidetes and γ-Proteobacteria and seems to reflect the initial bacterial diversity of the two soils. In parallel with the previous multifactorial approach under natural conditions, soil microcosm experiments were carried out to investigate the response of microbial communities to drastic stress. The duration and severity of the applied stress aimed to modify the structure of soil microbial communities. These stresses have consisted in applying either a heat shock or a fungicide at 1000 times the recommended dose in the permanent grassland and the conventional crop soils. The results of soil microcosm experiments confirm that the drastic stress changes microbial community structure and enzymatic functions in soils. These results emphasize also that the stress response is dependent on the initial microbial community structure and the type of the applied stress. These results confirm the difficulty to assign a specific enzymatic activity to a specific microbial group due to functional redundancy of soil microbial communities. It also raises the importance of experimental conditions and data statistical analysis in the establishment of these relationships. This study showed the importance of biodiversity in particular its role in ecosystem resilience and also underlined the difficulties describing the microbial communities and their functions in soils under different agronomic constraints. The understanding of these relationships is particularly important as the application of this knowledge in agronomy is required

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Guyot, Jean-Pierre. "Etude de quelques interactions microbiennes lors de la digestion anaérobie de la matière organique par des cultures mixtes définies ou naturelles." Aix-Marseille 1, 1990. http://www.theses.fr/1990AIX11317.

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Abstract:

L'emploi de cultures mixtes definies ou naturelles a permis d'etudier quelques interactions microbiennes se deroulant dans les digesteurs anaerobies. Il a ete demontre qu'il etait possible d'immobiliser avec succes des cultures mixtes definies anaerobies en utilisant un gel d'agar. Grace a l'emploi de cultures mixtes definies, il a ete demontre la possibilite de transfert interespeces d'hydrogene entre e. Coli et des methanogenes et entre desulfovibrio vulgaris et methanobacterium bryantii a partir du formiate. Lors de l'etude de la methanisation du xylane par une culture mixte definie, l'inhibition de la methanogenese a partir de l'acetate par le formiate a ete demontree, ces resultats ont ete confirmes par l'emploi de boues granulaires provenant d'un reacteur uasb. Avec des boues granulaires issues du meme reacteur, des etudes visant a determiner quantitativement leur composition microbiologique et les activites de degradation d'acides gras volatils (acetate et propionate) ont ete realisees. Une discussion globale, basee sur ces resultats permet de mettre en valeur le role ecologique important des methanogenes hydrogenophiles utilisatrices de formiate, dans les phenomenes de regulation de la digestion anaerobie, et une analyse critique du concept de transfert interespece de formate est exposee

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Ben, Harb Salma. "Formuler des consortia microbiens pour piloter les propriétés sensorielles de gels à base de protéines de pois : Mieux comprendre l’effet de la matrice et des communautés microbiennes sur les propriétés sensorielles." Electronic Thesis or Diss., Université Paris-Saclay (ComUE), 2017. http://www.theses.fr/2017SACLA045.

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Abstract:

Les systèmes alimentaires occidentaux ne sont pas durables en termes d‘impacts environnementaux et d‘effet sur la santé. Une solution est de revisiter les modes de consommation en favorisant les produits à base de protéines végétales. Cependant, un des verrous à l‘introduction des protéines végétales dans notre alimentation est leurs défauts sensoriels qui sont un frein à l‘acceptabilité des produits par les consommateurs. La fermentation est un procédé ancien qui pourrait être un levier à ce verrou sensoriel. Dans ce contexte, l‘objectif de ce projet de thèse est d‘étudier les bénéfices sensoriels apportés par la fermentation de gels enrichis en protéines végétales à l‘aide de consortia microbiens sélectionnés. Pour cela, une stratégie alliant analyses sensorielles, microbiologie et physicochimie a été mise en œuvre. Deux types de matrices contenant 10% de protéines et 10% d‘huile de colza ont été étudiés : la première est constituée de 100% de protéines de pois et la deuxième est constituée d‘un mélange de protéines de lait (50%) et de pois (50%). Sur la base des connaissances de la matrice et des propriétés fonctionnelles des micro-organismes, 56 souches microbiennes ont été sélectionnées. Une stratégie raisonnée d‘assemblage de ces souches a été mise en place, basée sur la répartition équilibrée selon leur groupe phylogénétique, mais aussi sur la connaissance experte des fonctions cibles aromatiques recherchées. En parallèle, plusieurs procédés de gélification ont été étudiés pour structurer les gels. Dans un premier temps, la fermentation a été étudiée sur des émulsions non gélifiées pour permettre la sélection des communautés microbiennes spécifiques pour chaque matrice. Dans un second temps, le potentiel d‘adaptation et de fonctionnement des écosystèmes sélectionnés ont été étudiés sur les émulsions gélifiées. La croissance et l‘abondance des microorganismes dans les gels après trois et sept jours de fermentation ont été évaluées sur milieu spécifique et le potentiel aromatique des consortia a été cartographié par un panel sensoriel.Dans une dernière partie du travail, les défauts/bénéfices sensoriels de la fermentation ont été étudiés de point de vue sensoriel et analytique. Les résultats montrent un fort potentiel d‘implantation des bactéries lactiques (principalement Lactobacillus plantarum, Lactobacillus rhamnosus, Lactococcus lactis et Lactobacillus casei) et de la majorité des eucaryotes (en particulier Mucor et Geotrichum) pour l‘émulsion mixte comme pour l‘émulsion végétale. Même si les souches appartenant aux groupes Actinobacteria et Proteobacteria ne soient pas compétitives vis-à-vis de la flore endogène (Bacillus), certaines espèces comme Hafnia alvei, Acinetobacter johnsonii et Glutamicibacter arilaitensis, ont montré une forte croissance quand elles sont inoculées en associations. Des notes aromatiques spécifiques pour chaque émulsion ont été générées permettant de masquer la note végétale « verte » caractéristique du pois. Ainsi, deux consortia ont pu être sélectionnés sur la base de notes lactiques et fruitées pour l‘émulsion végétale (VEGAN), et de notes fruitées pour l‘émulsion mixte (MEGAN). Le potentiel d‘adaptation de ces deux consortia dépendait de la composition et de la structure des gels. Ainsi, le consortium VEGAN semble bien adapté pour le gel végétal et génère des notes torréfiées/grillées, alors qu‘il génère des notes laitières (crème fraiche/caillé frais) dans le gel mixte. Le consortium MEGAN s‘implante très bien dans les deux types de gels, générant des notes fromagères et fruitées dans le gel mixte, mais ne permet pas de masquer les notes vertes dans le gel végétal. Les défauts sensoriels attribués aux notes vertes et à l‘amertume sont liés principalement à la présence des aldéhydes et des acides aminés hydrophobes respectivement, mais restent encore à approfondir. (suite et fin du résumé dans la thèse)
Western food systems are not sustainable in terms of environmental impacts and health effects. One solution is to revisit consumption patterns by favoring products based on plant proteins. However, one of the barriers to the introduction plant proteins in our diet is their sensory defects which can be obstacles for the acceptability of products by consumers. Fermentation is an ancient process that could be a solution to this sensory issue. In this context, the aim of this PhD thesis is to study the sensory benefits provided by the fermentation of plant protein-based gels using selected microbial consortia. In order to accomplish this, a strategy combining sensory analyzes, microbiology and physicochemistry was implemented. Two types of matrices containing 10% protein and 10% rapeseed oil were studied: the first consists of 100% pea protein and the second consists of a mixture of milk proteins (50%) and pea proteins (50%).Based on knowledge of the matrix and the functional properties of microorganisms, 56 microbial strains were selected. A reasoned strategy of assembly of these strains was put in place, based on the balanced distribution according to their phylogenetic group, but also on the expert knowledge of the desired aromatic functions. In parallel, several gelling processes were studied to structure the gels. In the first step, the fermentation was studied on non-gelled emulsions to allow the selection of specific microbial communities for each matrix. In the second step, the adaptation and functioning potential of the selected ecosystems were studied on gelled emulsions. The growth and abundance of microorganisms in the gels after three and seven days of fermentation were evaluated on a specific growing medium and the aromatic potential of the consortia was mapped by a sensory panel. In the final section of this study, the sensory defects / benefits of fermentation were studied from a sensorial and analytical point of view. The results show a highpotential for implantation of lactic acid bacteria and the majority of eukaryotes (in particular Mucor and Geotrichum) for the mixed emulsion and for the vegetable emulsion. Although strains belonging to the Actinobacteria and Proteobacteria groups are not competitive with endogenous flora (Bacillus), certain species such as Hafnia alvei, Acinetobacter johnsonii and Glutamicibacter arilaitensis, have shown strong growth when inoculated into associations. Specific aromatic notes for each emulsion were generated to mask the green note characteristic of peas. Thus, two consortia were selected on the basis of lactic and fruity notes for the vegetable emulsion (VEGAN), and fruity notes for the mixed emulsion (MEGAN). The adaptation potential of these two consortia depended on the composition and structure of the gel. Thus, the VEGAN consortium seems well suited for vegetable gels and generates roasted / grilled notes, while it generates dairy notes (fresh cream / fresh curd) in the mixed gels. The MEGAN consortium implements itself very well in both types of gels, generating cheesy and fruity notes in the mixed gel, but does not mask the green notes in the vegetable gels. The sensory defects attributed to green notes and bitterness are mainly related to the presence of aldehydes and hydrophobic amino acids respectively, but still need to be deepened. This study validated a proof of concept of formulation of fermented food products and will create opportunities for innovation

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Ascon, Dolorès. "Caractérisation des activités métaboliques des bactéries lactiques en cultures pures et mixtes par impédancemétrie et chromatographie gazeuse "headspace"." Compiègne, 1994. http://www.theses.fr/1994COMPD757.

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Abstract:

Dans cette thèse, nous rapportons une étude sur les activités métaboliques et les interactions des bactéries lactiques homofermentaires telles que S. Thermophilus, L. Bulgaricus et L. Acidophilus en cultures pures et mixtes. Nous avons pour cela utilisé les techniques d'impédancemétrie et de chromatographie gazeuse a espace de tète. Dans la première partie de ce travail, nous avons d'abord mis au point les techniques d'impédancemétrie directe et indirecte. Ensuite, par impédancemétrie directe, nous avons détermine les paramètres cinétiques de croissance et de production d'acide lactique directement à partir des données de conductance. L'impédancemétrie indirecte nous a permis de quantifier la production de CO2 de: i) S. Thermophilus, due à son activité uréasique, et ii) L. Acidophilus, due probablement à la décarboxylation du pyruvate. Finalement, par la technique de chromatographie gazeuse à espace de tète, nous avons suivi l'évolution des composés volatiles d'intérêt aromatique tels que le diacétyle, l'acétaldéhyde, l'éthanol et l'acétone produits pendant la croissance des bactéries. La deuxième partie de ce travail a porté sur l'utilisation combinée de l'impédancemétrie (directe et indirecte) et de la chromatographie gazeuse à espace de tète, pour la détermination des interactions des bactéries lactiques en cultures mixtes. D'abord, l'interaction positive (protocoopération) entre souches de la culture mixte de S. Thermophilus et L. Bulgaricus utilisée pour la fabrication du yaourt, a été mise en évidence à partir de la variation totale de conductance, la vitesse de variation de conductance, et la production des composes d'aromes. Ensuite, en utilisant ces mêmes techniques, nous avons mis en évidence: i) la coopération entre souches de la culture mixte de S. Thermophilus et L. Acidophilus, et ii) l'interaction antagonique de L. Bulgaricus contre L. Acidophilus.

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Retureau, Emilie. "Reconstitution de communautés microbiennes complexes pour l'inhibition de Listeria monocytogenes à la surface de fromages à pâte pressée non cuite." Phd thesis, Université Blaise Pascal - Clermont-Ferrand II, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00719220.

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Abstract:

L'objectif était de déterminer si la diversité des espèces microbiennes peut contribuer à la maîtrise de Listeria monocytogenes à la surface de fromage au lait cru. La stratégie reposait sur le criblage de communautés microbiennes de croûtes de fromage St Nectaire fermiers puis la reconstitution de communautés de composition plus simplifiée. Dix consortiums microbiens naturellement présents à la surface de ces fromages au lait cru sur trente quatre testés protégeaient contre L. monocytogenes. Le consortium de croûte le plus inhibiteur, composé de 8 espèces de bactéries lactiques dont Brochothrix thermosphacta, Marinilactobacillus psychrotolerans et Carnobacterium mobile peu fréquentes dans les produits laitiers, 12 espèces de bactéries à Gram positif et catalase positive, 10 espèces de bactéries à Gram négatif, 4 espèces de levures et 3 moisissures, était difficile à reconstituer. Par méthodes cultures dépendantes et indépendantes (Single Strand Conformation Polymorphism) il a été montré qu'au cours d'affinage les profils bactériens du consortium naturel était plus divers que ceux des consortiums reconstitués. Néanmoins, un consortium simplifié composés de flores cultivables sur un milieu "Brain Heart Infusion" et caractérisé par la présence de bactéries à Gram négatif et la dominance, notamment en fin d'affinage, d'espèces halophiles Brochotrix, Carnobacterium et Marinilactibacillus, était presque aussi inhibiteur que le consortium complexe. L'inhibition par ce consortium serait essentiellement associée à la production d'acide lactique en début d'affinage et d'acide acétique en fin d'affinage. Elle pourrait être contrecarrée par une consommation de lastate par les levures

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Leblanc, Pierrick. "Sélection et mise en oeuvre "optimale" de souches microbiennes en bioréacteur, pour la production d'acide hyaluronique." Thesis, Université de Lorraine, 2014. http://www.theses.fr/2014LORR0228/document.

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Abstract:

Ce travail se proposait de développer, à l’échelle du laboratoire, un procédé de production microbienne d’acide hyaluronique (AH), biopolymère d’intérêt pour la cosmétique et la santé, chez une bactérie lactique naturellement productrice, Streptococcus zooepidemicus. Une étude bibliographique a permis d’identifier les points potentiellement critiques pour ce travail qui sont la composition du milieu de culture (identification de nutriments essentiels à la synthèse d’acide hyaluronique), les conditions opératoires et plus particulièrement d’oxygénation (transfert d’oxygène mais aussi maintien du potentiel d’oxydo-réduction), en relation avec les performances de production et le métabolisme des souches considérées. Une étape préliminaire a consisté en un développement et une amélioration de techniques analytiques pour disposer d’outils pertinents de suivi du métabolisme de Streptococcus zooepidemicus. La quantification de la biomasse hors acide hyaluronique ainsi que la détection de l’activité hyaluronidasique ont ainsi été développées tandis que d’autres méthodes chromatographiques et enzymatiques ont été simplement appliquées et validées aux substrats et métabolites considérés. La mise en œuvre de souches « environnementales » prélevées sur des sites infectieux chez le cheval, ainsi que de souches de collection, a permis dans un premier temps de formuler un milieu de culture et de définir des conditions de mise en œuvre exploitables à plus grande échelle pour la production d’AH. Des résultats très encourageants ont pu être obtenus avec des productions d’AH supérieures aux essais de la littérature, tout en mettant en avant des facteurs influents cruciaux tels que la concentration initiale en glucose ou encore l’oxygénation des cultures. L’influence de ces facteurs a été étudiée par la suite par le biais de cultures en bioréacteur de laboratoire en modes discontinu et discontinu-alimenté avec pour résultat l’obtention d’un mode de mise en œuvre et de conditions physico-chimiques de production améliorées. En parallèle, une étape importante de ce travail a consisté en une approche d’amélioration de souches « environnementales » par mutagénèse aléatoire, les performances de ces souches s’avérant initialement décevantes. Des mutants surproducteurs ont ainsi été générés, caractérisés au niveau de leurs performances métaboliques et conservés. En dernier lieu, un des mutants les plus performant a été mis en œuvre dans les conditions et le mode de culture sélectionnés précédemment. Tant le niveau de production d’AH, la productivité associée, que les tailles obtenues ont permis de valider ce travail de développement d’un procédé microbien de production d’AH, tout en identifiant de nouvelles voies d’amélioration
This work intended to develop a laboratory scaleproduction process ofhyaluronic acid (HA), a biopolymer of health and cosmetic interest, using a naturally AH producing lactic acid bacterium, Streptococcus zooepidemicus. A literature review allowed to identify the following critical points: firstly, the composition of the culture medium (identification of essential nutrients for microbial growth and synthesis of HA), secondly, the oxygenation level (oxygen transfer and associated redox modifications), and finally, in relation with, the production and metabolism abilities of the considered strains. A preliminary step was dedicated to the developmentorthe improvementof analytical techniques in order todispose of appropriate tools for the monitoring of Streptococcus zooepidemicus metabolism. The quantification of the biomass without considering capsular HA fraction as well as detection of hyaluronidase activity have been developed while other chromatographic and enzymatic methods have been more basically applied to and validated with the substrates and metabolites considered. The laboratory scale cultures of collection (ATCC) as well as “environmental” strains were initially used to formulate a workable cultivation broth and to define suitable culture conditionsfor a use at a larger scale to produce HA. Very positive results were obtained with higher production of HA in comparison with literature assays, while critical influencing factors such as the initial glucose concentration or the oxygenation levelin cultures were highlighted. The influence of these factors was thoroughly studied with bioreactor cultures in both batch and fed-batch modes leading to improved cultivation conditions and culture mode. In parallel, another important step consisted in the highly performance improvement of initially low HA producing "environmental" strains via random mutagenesis. Very promising overproducing mutants have therefore been generated, characterized in their kinetic and metabolic capabilities and long-term stored. At last, one of the best and most reliable mutant has been cultivated with the best previously selected medium composition and operating conditions. Both the HA production level, productivity and size observed validated the findings of this process development work, while helping to identify new improvement domains and strategies

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Ben, Harb Salma. "Formuler des consortia microbiens pour piloter les propriétés sensorielles de gels à base de protéines de pois : Mieux comprendre l’effet de la matrice et des communautés microbiennes sur les propriétés sensorielles." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2017. http://www.theses.fr/2017SACLA045/document.

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Abstract:

Les systèmes alimentaires occidentaux ne sont pas durables en termes d‘impacts environnementaux et d‘effet sur la santé. Une solution est de revisiter les modes de consommation en favorisant les produits à base de protéines végétales. Cependant, un des verrous à l‘introduction des protéines végétales dans notre alimentation est leurs défauts sensoriels qui sont un frein à l‘acceptabilité des produits par les consommateurs. La fermentation est un procédé ancien qui pourrait être un levier à ce verrou sensoriel. Dans ce contexte, l‘objectif de ce projet de thèse est d‘étudier les bénéfices sensoriels apportés par la fermentation de gels enrichis en protéines végétales à l‘aide de consortia microbiens sélectionnés. Pour cela, une stratégie alliant analyses sensorielles, microbiologie et physicochimie a été mise en œuvre. Deux types de matrices contenant 10% de protéines et 10% d‘huile de colza ont été étudiés : la première est constituée de 100% de protéines de pois et la deuxième est constituée d‘un mélange de protéines de lait (50%) et de pois (50%). Sur la base des connaissances de la matrice et des propriétés fonctionnelles des micro-organismes, 56 souches microbiennes ont été sélectionnées. Une stratégie raisonnée d‘assemblage de ces souches a été mise en place, basée sur la répartition équilibrée selon leur groupe phylogénétique, mais aussi sur la connaissance experte des fonctions cibles aromatiques recherchées. En parallèle, plusieurs procédés de gélification ont été étudiés pour structurer les gels. Dans un premier temps, la fermentation a été étudiée sur des émulsions non gélifiées pour permettre la sélection des communautés microbiennes spécifiques pour chaque matrice. Dans un second temps, le potentiel d‘adaptation et de fonctionnement des écosystèmes sélectionnés ont été étudiés sur les émulsions gélifiées. La croissance et l‘abondance des microorganismes dans les gels après trois et sept jours de fermentation ont été évaluées sur milieu spécifique et le potentiel aromatique des consortia a été cartographié par un panel sensoriel.Dans une dernière partie du travail, les défauts/bénéfices sensoriels de la fermentation ont été étudiés de point de vue sensoriel et analytique. Les résultats montrent un fort potentiel d‘implantation des bactéries lactiques (principalement Lactobacillus plantarum, Lactobacillus rhamnosus, Lactococcus lactis et Lactobacillus casei) et de la majorité des eucaryotes (en particulier Mucor et Geotrichum) pour l‘émulsion mixte comme pour l‘émulsion végétale. Même si les souches appartenant aux groupes Actinobacteria et Proteobacteria ne soient pas compétitives vis-à-vis de la flore endogène (Bacillus), certaines espèces comme Hafnia alvei, Acinetobacter johnsonii et Glutamicibacter arilaitensis, ont montré une forte croissance quand elles sont inoculées en associations. Des notes aromatiques spécifiques pour chaque émulsion ont été générées permettant de masquer la note végétale « verte » caractéristique du pois. Ainsi, deux consortia ont pu être sélectionnés sur la base de notes lactiques et fruitées pour l‘émulsion végétale (VEGAN), et de notes fruitées pour l‘émulsion mixte (MEGAN). Le potentiel d‘adaptation de ces deux consortia dépendait de la composition et de la structure des gels. Ainsi, le consortium VEGAN semble bien adapté pour le gel végétal et génère des notes torréfiées/grillées, alors qu‘il génère des notes laitières (crème fraiche/caillé frais) dans le gel mixte. Le consortium MEGAN s‘implante très bien dans les deux types de gels, générant des notes fromagères et fruitées dans le gel mixte, mais ne permet pas de masquer les notes vertes dans le gel végétal. Les défauts sensoriels attribués aux notes vertes et à l‘amertume sont liés principalement à la présence des aldéhydes et des acides aminés hydrophobes respectivement, mais restent encore à approfondir. (suite et fin du résumé dans la thèse)
Western food systems are not sustainable in terms of environmental impacts and health effects. One solution is to revisit consumption patterns by favoring products based on plant proteins. However, one of the barriers to the introduction plant proteins in our diet is their sensory defects which can be obstacles for the acceptability of products by consumers. Fermentation is an ancient process that could be a solution to this sensory issue. In this context, the aim of this PhD thesis is to study the sensory benefits provided by the fermentation of plant protein-based gels using selected microbial consortia. In order to accomplish this, a strategy combining sensory analyzes, microbiology and physicochemistry was implemented. Two types of matrices containing 10% protein and 10% rapeseed oil were studied: the first consists of 100% pea protein and the second consists of a mixture of milk proteins (50%) and pea proteins (50%).Based on knowledge of the matrix and the functional properties of microorganisms, 56 microbial strains were selected. A reasoned strategy of assembly of these strains was put in place, based on the balanced distribution according to their phylogenetic group, but also on the expert knowledge of the desired aromatic functions. In parallel, several gelling processes were studied to structure the gels. In the first step, the fermentation was studied on non-gelled emulsions to allow the selection of specific microbial communities for each matrix. In the second step, the adaptation and functioning potential of the selected ecosystems were studied on gelled emulsions. The growth and abundance of microorganisms in the gels after three and seven days of fermentation were evaluated on a specific growing medium and the aromatic potential of the consortia was mapped by a sensory panel. In the final section of this study, the sensory defects / benefits of fermentation were studied from a sensorial and analytical point of view. The results show a highpotential for implantation of lactic acid bacteria and the majority of eukaryotes (in particular Mucor and Geotrichum) for the mixed emulsion and for the vegetable emulsion. Although strains belonging to the Actinobacteria and Proteobacteria groups are not competitive with endogenous flora (Bacillus), certain species such as Hafnia alvei, Acinetobacter johnsonii and Glutamicibacter arilaitensis, have shown strong growth when inoculated into associations. Specific aromatic notes for each emulsion were generated to mask the green note characteristic of peas. Thus, two consortia were selected on the basis of lactic and fruity notes for the vegetable emulsion (VEGAN), and fruity notes for the mixed emulsion (MEGAN). The adaptation potential of these two consortia depended on the composition and structure of the gel. Thus, the VEGAN consortium seems well suited for vegetable gels and generates roasted / grilled notes, while it generates dairy notes (fresh cream / fresh curd) in the mixed gels. The MEGAN consortium implements itself very well in both types of gels, generating cheesy and fruity notes in the mixed gel, but does not mask the green notes in the vegetable gels. The sensory defects attributed to green notes and bitterness are mainly related to the presence of aldehydes and hydrophobic amino acids respectively, but still need to be deepened. This study validated a proof of concept of formulation of fermented food products and will create opportunities for innovation

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Maillard, Francois. "Rôle des communautés microbiennes dans la dégradation de la matière organique en forêt dans un contexte d'exportation intense de biomasse." Electronic Thesis or Diss., Université de Lorraine, 2018. http://www.theses.fr/2018LORR0190.

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Abstract:

En Europe, le bois est la première source d’énergie renouvelable. La transition énergétique se traduit par une intensification de l’exploitation des forêts. L’effet de ces pratiques sylvicoles sur les communautés microbiennes du sol est encore peu étudié. Au cours de ma thèse, j’ai évalué les conséquences d’une manipulation artificielle de matière organique en forêt tempérée sur la diversité fonctionnelle et taxonomique des communautés bactériennes et fongiques telluriques dans six sites expérimentaux (réseau expérimental MOS). Parallèlement, une caractérisation fonctionnelle des communautés microbiennes a également été réalisée dans un contexte proche des réalités de l’intensification des pratiques sylvicoles sous climat tropical en plantation d’Eucalyptus. Si certains descripteurs fonctionnels de la dégradation de la matière organique sont particulièrement informatifs, les activités microbiennes de dégradation de la chitine, polymère azoté des arthropodes et champignons, sont apparues très sensibles au retrait de matière organique. C’est pourquoi, par des approches de génomiques comparatives, nous avons cherché à estimer le potentiel chitinolytique des différentes guildes fongiques des sols. En conditions contrôlées, nous avons ensuite quantifié les capacités potentielles de mobilisation et de transfert du carbone et de l’azote, à partir d’une matière organique microbienne riche en chitine, par un champignon ectomycorhizien en symbiose avec son hôte. Enfin, la généricité des fonctions chitinolytiques d’un plus large spectre d’espèces fongiques ectomycorhiziennes a été évaluée par le couplage d’approches enzymatiques et isotopiques. L’ensemble de nos résultats met en lumière le rôle significatif des champignons ectomycorhiziens dans la mobilisation du carbone et de l’azote à partir de certaines formes de matière organique, et la nécessité de prendre en compte le compartiment microbien dans les études d’impact des pratiques sylvicoles
One of the main usages of wood in Europe is renewable energy supply that implies intensification of forest management to respond to this increasing demand. However, the impact of intense forestry practices on soil microbial communities remains poorly investigated. In the frame of my PhD thesis, I evaluated effects of artificial organic matter removal on functional and taxonomical diversity of soil bacterial and fungal communities in temperate forest, using six experimental sites across France (INRA MOS experimental network). In parallel, I also characterised impact of intensified forest management practices on functional microbial communities in tropical plantation of Eucalyptus trees. This work permitted to identify several sensitive functional indicators of organic matter degradation. Notably, the degradation of chitin – a nitrogen polymer main component of arthropods and fungal cell walls – was revealed to be particularly sensitive to organic matter removal. Genomics and enzymatic approaches were then used to estimate chitinolytic potentials of the different genera of soil fungi. In controlled conditions, we were able to quantify ectomycorrhizal fungus carbon and nitrogen mobilisation and transfer capacities from chitin enriched organic matter to its host during symbiotic interaction. Finally, we evaluated chitinolytic functions of ectomycorrhizal fungi at large scale by combining enzymatic and isotopic approaches. Taken together, the results acquired in the frame of my PhD thesis, illustrate the significant role of ectomycorrhizal fungi in carbon and nitrogen mobilisation from organic matter. We particularly highlight that microbial compartment in soil must be considered in studies of forest management practices

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Hellequin, Eve. "Effets des biostimulants sur le fonctionnement biologique de sols d’agrosystèmes : réponses des communautés microbiennes et dynamique de minéralisation du carbone organique." Thesis, Rennes 1, 2019. http://www.theses.fr/2019REN1B029.

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Abstract:

L’agriculture intensive est en pleine transition vers des pratiques agroécologiques qui s’appuient sur la biodiversité et les processus écologiques. Dans les agrosystèmes, la matière organique est un élément clé de la fertilité des sols et constitue une réserve importante de carbone. La fertilisation organique par les résidus de cultures est donc une pratique agricole qui permet d’améliorer le stock de matière organique. Les microorganismes du sol ont un rôle essentiel dans la dynamique du carbone et sont les principaux acteurs de sa minéralisation et de la mise à disposition des nutriments pour la plante. Ainsi, l’utilisation de biostimulant (BS) agricoles visant à améliorer cette fonction microbienne est proposée comme solution alternative pour améliorer indirectement la croissance des plantes tout en réduisant les intrants chimiques. A travers ces travaux de thèse il s’agissait i) d’identifier l’effet de biostimulants appliqués au sol sur les communautés microbiennes hétérotrophes, la minéralisation du carbone organique (Corg) et la libération des nutriments, ii) d’évaluer sa généricité en testant différentes conditions expérimentales et iii) d’identifier les filtres environnementaux qui contrôlent à la fois les communautés microbiennes et la fonction de minéralisation.Nous avons mis en évidence que la dynamique du Corg était différente en fonction des caractéristiques physico-chimiques et biologiques des sols. Nous avons montré que les plantes pouvaient elle aussi modifier la dynamique du Corg par le retour de leurs litières au sol et l’influence de leurs racines sur les communautés bactériennes et fongiques. Contrairement aux plantes, la quantité de Corg apportée par les BS étudiés étaient négligeables. Pourtant, nous avons évalué un effet parfois plus important que celui des plantes sur l’abondance, la diversité et la richesse des bactéries et des champignons. Parmi les deux BS étudiés nous avons montré que l’un améliorait la minéralisation du Corg en recrutant des bactéries et des champignons saprophytes indigènes du sol et que l’autre n’influençait pas la minéralisation du Corg mais activait des bactéries indigènes du sol promotrices de la croissance des plantes ainsi que des bactéries et champignons saprophytes. Notre étude souligne également l’importance de mettre en place une approche méthodologique normalisée et systémique qui intègre le suivi simultané de plusieurs descripteurs afin d’identifier les effets des BS
Modern agriculture is undergoing important changes toward agroecological practices that rely on biodiversity and ecological processes. In agrosystems, the organic matter is the key of the soil fertility and an important reserve of carbon. Organic fertilization by crop residues is therefore an agricultural practice that improve the organic matter content in soil. Soil microorganisms have an important role in the organic carbon (orgC) dynamic because they are key players of its mineralization and are involved in the nutrients recycling. Thus, the use of agricultural biostimulant (BS) intended to enhance this microbial function is proposed as an alternative solution to improve indirectly plant growth while reducing chemical inputs. This thesis aimed to i) identify the effect of soil biostimulant on heterotrophic microbial communities, the orgC mineralization and the nutrient releases, ii) evaluate its genericity by testing different experimental conditions and iii) identify the environmental filters that control both the microbial communities and the mineralization function. We showed that the orgC dynamic was different according to contrasted physico-chemical and biological characteristics of different soils. We showed that plants can also influence the orgC dynamic by returning litter to the soil and through its root effect on the bacterial and fungal communities. Unlike plants, the amount of orgC provided by the two tested BS was negligible. However, we evaluated the effect of one BS as at least similar or even higher than those of plant on active bacterial and fungal abundances, richness and diversity. Among the two BS tested we showed that one enhanced the orgC mineralization by recruiting indigenous soil bacterial and fungal decomposers and that the other did not affect the orgC mineralization but activated indigenous soil plant-growth-promoting bacteria as well as soil bacterial and fungal decomposers. Furthermore, our study call for new normative methodological and systemic approach by monitoring simultaneously several descriptors for advancing our knowledge on BS action on microbial soil functioning

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Saltaji, Sabrina. "Étude de l’apport de flores microbiennes issues du lait cru, purifiées par le procédé Bionatif®, appliquées à une production fromagère." Electronic Thesis or Diss., La Rochelle, 2020. http://www.theses.fr/2020LAROS033.

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Abstract:

Les ferments lactiques sont considérés comme un levier important de l’innovation pouvant apporter à la matrice fromagère de nouvelles propriétés organoleptiques, sensorielles et nutritionnelles. Cette thèse a eu pour sujet d’étude le procédé breveté Bionatif® qui purifie le lait cru de ses flores d’hygiène et d’altération de façon à restituer au fromager un ferment fonctionnel, composé d’une diversité bactérienne intra-spécifique propre au terroir de collecte (ferment indéfini). Ce travail s’est articulé autour de deux objectifs : i) caractériser la diversité des ferments indéfinis et étudier leur potentiel métabolique, ii) étudier l’expression des ferments en technologie fromagère pâte molle. Une diversité intra-spécifique des ferments indéfinis étudiés a été mise en évidence puisque plusieurs variants de L. lactis ont été découverts. Des isolats L. lactis du ferment indéfini présentaient des propriétés métaboliques supérieures et diversifiées notamment via l’expression de leur métabolisme des sucres (D-xylose, D-tagatose, etc.). Ce résultat a été confirmé par l’étude comparative de leur génome et pourrait être lié à leur origine environnementale. Les isolats L. lactis possèderaient également des ilots CRISPR-Cas particulièrement riches qui pourraient leur conférer une résistance accrue aux bactériophages. De plus, un potentiel antimicrobien a phénotypiquement été observé puis confirmé via l’étude génomique. En technologie fromagère pâte molle, la comparaison entre des ferments définis, conçus en conditions de laboratoire, et des ferments indéfinis, issus du procédé Bionatif®, a démontré que plus le consortium bactérien du ferment était complexe et diversifié, meilleures étaient les propriétés sensorielles et rhéologiques du fromage
Starter cultures confer enhanced properties to improve organoleptic, sensory and nutritional attributes upon the cheese matrix. The subject of this PhD project was the patented Bionatif® process. That process purifies raw milk from hygiene and spoilage microflora. Then, it restores a functional Undefined Mixed Starter Culture (UMSC) to the cheesemaker. That unique UMSC is composed of an intra-specific bacterial diversity specific to the terroir where the raw milk is collected.This work fixed two goals: i) to characterize the diversity of the UMSC and study their metabolic potential, ii) to study the expression of the UMSC in soft cheese technology. The UMSC intra-specific diversity study highlighted some bacterial variants of the L. lactis species. UMSC's L. lactis isolates showed superior and diversified metabolic properties through the expression of their sugar metabolism (D-xylose, D-tagatose, etc.). A comparative genome study confirmed this result and could link these metabolic properties to an environmental origin. L. lactis isolates also possess rich CRISPR-Cas clusters. These clusters could confer them a high resistance against bacteriophages. Besides, an antimicrobial potential has been phenotypically observed and then confirmed through genomic studies. In soft cheese technology, the comparison between defined starter cultures designed under laboratory conditions and UMSC from the Bionatif® process demonstrated that the more complex and diversified the bacterial consortium of the UMSC, the better the sensory and rheological properties of the cheese

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Maillard, Francois. "Rôle des communautés microbiennes dans la dégradation de la matière organique en forêt dans un contexte d'exportation intense de biomasse." Thesis, Université de Lorraine, 2018. http://www.theses.fr/2018LORR0190/document.

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Abstract:

En Europe, le bois est la première source d’énergie renouvelable. La transition énergétique se traduit par une intensification de l’exploitation des forêts. L’effet de ces pratiques sylvicoles sur les communautés microbiennes du sol est encore peu étudié. Au cours de ma thèse, j’ai évalué les conséquences d’une manipulation artificielle de matière organique en forêt tempérée sur la diversité fonctionnelle et taxonomique des communautés bactériennes et fongiques telluriques dans six sites expérimentaux (réseau expérimental MOS). Parallèlement, une caractérisation fonctionnelle des communautés microbiennes a également été réalisée dans un contexte proche des réalités de l’intensification des pratiques sylvicoles sous climat tropical en plantation d’Eucalyptus. Si certains descripteurs fonctionnels de la dégradation de la matière organique sont particulièrement informatifs, les activités microbiennes de dégradation de la chitine, polymère azoté des arthropodes et champignons, sont apparues très sensibles au retrait de matière organique. C’est pourquoi, par des approches de génomiques comparatives, nous avons cherché à estimer le potentiel chitinolytique des différentes guildes fongiques des sols. En conditions contrôlées, nous avons ensuite quantifié les capacités potentielles de mobilisation et de transfert du carbone et de l’azote, à partir d’une matière organique microbienne riche en chitine, par un champignon ectomycorhizien en symbiose avec son hôte. Enfin, la généricité des fonctions chitinolytiques d’un plus large spectre d’espèces fongiques ectomycorhiziennes a été évaluée par le couplage d’approches enzymatiques et isotopiques. L’ensemble de nos résultats met en lumière le rôle significatif des champignons ectomycorhiziens dans la mobilisation du carbone et de l’azote à partir de certaines formes de matière organique, et la nécessité de prendre en compte le compartiment microbien dans les études d’impact des pratiques sylvicoles
One of the main usages of wood in Europe is renewable energy supply that implies intensification of forest management to respond to this increasing demand. However, the impact of intense forestry practices on soil microbial communities remains poorly investigated. In the frame of my PhD thesis, I evaluated effects of artificial organic matter removal on functional and taxonomical diversity of soil bacterial and fungal communities in temperate forest, using six experimental sites across France (INRA MOS experimental network). In parallel, I also characterised impact of intensified forest management practices on functional microbial communities in tropical plantation of Eucalyptus trees. This work permitted to identify several sensitive functional indicators of organic matter degradation. Notably, the degradation of chitin – a nitrogen polymer main component of arthropods and fungal cell walls – was revealed to be particularly sensitive to organic matter removal. Genomics and enzymatic approaches were then used to estimate chitinolytic potentials of the different genera of soil fungi. In controlled conditions, we were able to quantify ectomycorrhizal fungus carbon and nitrogen mobilisation and transfer capacities from chitin enriched organic matter to its host during symbiotic interaction. Finally, we evaluated chitinolytic functions of ectomycorrhizal fungi at large scale by combining enzymatic and isotopic approaches. Taken together, the results acquired in the frame of my PhD thesis, illustrate the significant role of ectomycorrhizal fungi in carbon and nitrogen mobilisation from organic matter. We particularly highlight that microbial compartment in soil must be considered in studies of forest management practices

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Fifani, Barbara. "Développement de stratégies de coculture favorisant l’amensalisme ou la coopération entre les agents de biocontrôle Bacillus velezensis et Trichoderma harzianum." Electronic Thesis or Diss., Université de Lille (2018-2021), 2021. http://www.theses.fr/2021LILUR054.

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Abstract:

La compréhension de l’interaction entre les microorganismes est primordiale pour le développement de nouveaux produits de biocontrôle. Le champignon Trichoderma harzianum et la bactérie Bacillus velezensis sont exploités pour leur potentiel dans la lutte contre les phytopathogènes. Deux stratégies de coculture de ces deux microorganismes sont mises au point afin de déterminer les conditions menant à une interaction qui augmente l’activité de biocontrôle de ce couple, définie en termes de production de lipopeptides par la bactérie. Le milieu de culture varie essentiellement entre ces deux stratégies. Les deux milieux varient en fonction de la disponibilité de nutriments pour les microorganismes. Dans un milieu riche, où Bacillus et Trichoderma disposent de tous les éléments nécessaires à leur croissance, la bactérie se développe au dépriment du champignon grâce à son rythme de croissance plus rapide et à la production des lipopeptides antifongiques. L’inoculation séquentielle de Trichoderma suivi par Bacillus permet de résoudre ces problèmes empêchant la coexistence des deux microorganismes. Toutefois, dans toutes ces approches, la présence de Trichoderma n’a pas influencé la production de lipopeptides par B. velezensis GA1 et conséquemment son activité en biocontrôle. L’effet sur la production de ces NRPs est plus remarqué dans un milieu minimum conçu pour imposer une dépendance nutritionnelle entre Bacillus et Trichoderma. Le requis de la bactérie d’une source d’azote produite par T. harzianum, principalement sous forme de peptides et d’acides aminés, leur permet de coexister en coculture. La présence physique du champignon inhibe la production de lipopeptides mais la présence de son surnageant la promeut. Le dialogue moléculaire entre le couple Trichoderma – Bacillus requiert d’être décrypté davantage afin de l’exploiter dans des applications agricoles
Understanding the interaction between microorganisms is essential for the development of new biocontrol products. The fungus Trichoderma harzianum and the bacteria Bacillus velezensis are exploited for their antagonist activity against phytopathogens. Two coculture strategies of these two microorganisms were developed in order to determine the conditions leading to an interaction which increases the biocontrol activity of this couple, defined in terms of the production of lipopeptides by the bacteria. The culture medium essentially varies between these two strategies. The two media differ depending on the availability of nutrients for the microorganisms. In the medium where Bacillus and Trichoderma have all the necessary elements for their growth, the bacteria thrives at the expense of the fungus thanks to its faster growth rate and the production of antifungal lipopeptides. Sequential inoculation of Trichoderma followed by Bacillus solved these problems preventing the coexistence of the two microorganisms. However, in all of these approaches, the presence of Trichoderma did not influence the production of lipopeptides by B. velezensis and consequently its activity in biocontrol. The effect on the production of these NRPs is most noticeable in a minimal medium designed to impose a nutritional dependence between Bacillus and Trichoderma. The bacteria's requirement for a nitrogen source provided by T. harzianum, mainly in the form of peptides and amino acids, allows them to coexist in coculture. The physical presence of the fungus inhibits the production of lipopeptides, but the presence of its supernatant promotes it. The molecular dialogue between the Trichoderma - Bacillus couple needs to be further deciphered in order to exploit it in agricultural applications

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Dijamentiuk, Alexis. "Propagation de communautés bactériennes : modelage, stabilisation et sélection pour la biopréservation." Electronic Thesis or Diss., Université de Lorraine, 2023. http://www.theses.fr/2023LORR0124.

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Abstract:

Les découvertes récentes sur les communautés microbiennes, ou microbiotes, ont révélé un potentiel biotechnologique considérable dans divers domaines. Ils sont considérés comme essentiels pour accélérer l'innovation dans les systèmes de production alimentaire. Toutefois, les procédés existants ne sont pas adaptés à la culture des microbiotes. La difficulté que représente la culture de microbiotes a notamment pour origine la capacité des microorganismes à interagir par compétition, qui peut conduire à la réduction indésirable de la biodiversité au sein du réacteur de culture. Ce phénomène peut aboutir à l'obtention de communautés qui ne présentent pas les fonctionnalités souhaitées. L'objectif de cette thèse est d'étudier l'influence de la propagation de microbiotes en condition contrôlée sur leur structure et leur fonction. Les travaux de cette thèse ont permis de développer et de déterminer la performance d'un procédé excluant la compétition microbienne pour la culture de communautés bactériennes. La stratégie choisie repose sur le micro-confinement et la ségrégation spatiale des bactéries au sein d'un bouillon de culture structuré en émulsion inverse. Après avoir étudié l'effet de la culture en émulsion inverse sur la croissance de bactéries individuelles, les travaux ont comparé son effet sur la dynamique de communautés propagées selon un régime séquentiel, ou backslopping, avec celui exercé par un système classique non-émulsionné. Les résultats ont montré que l'utilisation d'une émulsion inverse conduit à la génération de nouvelles structures de communautés au cours de la propagation, et que l'utilisation de la culture classique conduit à leur stabilisation. Les comportements différents issus de ces deux systèmes de culture en font des outils complémentaires pour le modelage et la propagation de communautés microbiennes. Enfin, l'effet de la propagation sur la variabilité fonctionnelle de communautés a été étudiée dans un contexte de biopréservation. Le criblage de microbiotes de laits crus propagés a montré qu'ils se différenciaient en termes de robustesse et de reproductibilité de leur activité anti-Listeria, justifiant de tenir compte de la variabilité fonctionnelle des communautés pour leur sélection dans un contexte d'ingénierie de microbiotes
Recent discoveries about microbial communities, or microbiota, have revealed considerable biotechnological potential in a variety of fields. They are considered essential to accelerate innovation in food production systems. However, existing processes are not adapted to the cultivation of microbiota. One major barrier to community propagation is competition between microorganisms, which can lead to an undesirable reduction in biodiversity within the culture reactor. This phenomenon can lead to communities that lack the desired functionality. The objective of this thesis was to study the influence of microbiota propagation, under controlled conditions, on their structure and function. During this work, a process of microbial culture excluding microbial competition for the propagation of bacterial communities was developed. The chosen strategy is based on the micro-confinement and spatial segregation of bacteria within a broth structured as an invert emulsion. The effect of the invert emulsion culture on the growth of individual bacteria was studied, then the effect of this system on the dynamics of communities propagated according to a sequential regime, or backslopping, as well as that exerted by a conventional non-emulsified system was investigated. The results showed that the use of an inverse emulsion leads to the generation of new community structures during propagation, and that the use of the classical culture leads to their stabilization. The different behaviors of these two culture systems make them complementary tools for the modeling and the propagation of microbial communities. Finally, the effect of propagation on the functional variability of communities was studied in a biopreservation context. The screening of propagated raw milk microbiota showed that they differed in terms of robustness and reproducibility of anti-Listeria activity, emphasizing the need to take into account the functional variability of communities when selecting communities of interest for microbiota engineering

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Fahimi, Noura. "Étude des interactions entre bactéries lactiques œnologiques Œnococcus œni. Analyses cinétiques et modélisation." Thesis, Toulouse, INPT, 2012. http://www.theses.fr/2012INPT0008/document.

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Abstract:

La Fermentation Malo-Lactique (FML) réalisée par OEnococcus oeni est une étape importante de la vinification qui doit être maîtrisée. Bien que les vinificateurs aient à leur disposition des souches OE. oeni selectionnees la FML n’est pas toujours réussie. Les conditions physico-chimiques (pH, éthanol, température), la composition du vin et les facteurs biologiques influencent l’activite de cette bacterie ; parmi ces dernières les interactions entre micro-organismes sont primordiales. Souvent, après la fermentation alcoolique par la levure, des souches indigenes d’OE. oeni sont naturellement présentes dans le vin. Des interactions négatives peuvent alors se produire entre les souches autochtones et les souches sélectionnées apportées. Des connaissances sur ces interactions sont donc necessaires. L’objectif de ce travail etait d’etudier les interactions pendant la FML entre 5 souches d’OEnococcus oeni issues de différentes niches écologiques. Pour cela, des expériences ont été effectuées dans du milieu MRS modifié et dans des conditions proches à celles du vin (20 °C ; pH 3,5 et 10 % d’ethanol). Nous avons tout d’abord caracterise le comportement des souches en cultures pures à la fois dans les conditions de micro-aerobie et d’anaerobiose. Une grande variabilité a été retrouvée entre les souches dans les 2 conditions : trois des 5 souches sont favorisées en conditions d’anaerobiose tandis que les deux autres se sont mieux développées en conditions de micro-aérobie. La présence de 4 g.L-1 d’acide L-malique dans le milieu permet de produire, pour toutes les souches, une biomasse environ 2 fois plus élevée que celle obtenue dans le milieu sans acide L-malique. La totalite de l’acide malique est consommee par les 5 souches mais avec des vitesses différentes. Pour une souche donnée la vitesse spécifique de consommation d’acide L-malique (ν) et la vitesse specifique de croissance (μ) presentent des profils similaires au cours de la FML. Elles ont été reliées par un modèle mathématique qui a permis de quantifier ce lien pour chaque souche. Les interactions lors des cultures mixtes des 10 couples formés par les 5 souches ont ensuite été étudiées dans un Bio-Réacteur à Membrane (BRM) en anaérobiose. Trois catégories ont été mises en évidence: interactions à effets négatifs réciproques sur la croissance des 2 souches en culture mixte ; interactions à effet négatif sur la croissance de la souche la plus rapide en culture pure et à effet positif sur la croissance de la souche la plus lente en culture pure et interactions à effets positifs sur la souche la plus rapide en culture pure. La comparaison des cultures pures et mixtes a révélé que l’activite specifique de croissance des souches est affectee en culture mixte, ce qui provoque le prolongement de la phase de la latence dans le cas de l’inhibition et son raccourcissement dans le cas de la stimulation. La modelisation de la consommation d’acide L-malique a révélé pour certains couples une activation de la consommation de cet acide bien que la croissance soit fortement inhibée. Ces interactions, qui affectent le déroulement de la FML, ne peuvent etre dues qu’a l’effet de metabolite(s) extracellulaire(s) excretee(s) dans le milieu de fermentation. Ces métabolites restent à identifier
In winemaking, the control of malolactic fermentation (MLF) by OEnococcus oeni is an essential step for this process. Although winemakers have the availability for selected OE.oeni strains, the MLF is not always successful. The physical-chemical conditions (pH, ethanol, and temperature), the composition of wine, and biological factors, all together influence the activity of this bacterium; regarding biological factors, the interactions between microorganisms are essential. Often, after alcoholic fermentation by yeast, indigenous strains of OE.oeni are naturally present in wine, negative interactions can then occur between the indigenous strains and selected strains; therefore, knowledge on these interactions is needed. The goal of the present work was to study the interactions during MLF between five strains of OE.oeni from different origins. Experiments were performed in the modified MRS medium to be in nearly conditions to those of wine (20 °C, pH 3.5, and 10% ethanol). The characterization of the behavior of strains in pure cultures was done under both, micro-aerobic and anaerobic conditions; a large variability was found between the strains in the two conditions: three out of five strains were favored under anaerobic conditions while the two others were better developed in micro-aerobic conditions. The presence of 4 g.L-1 of L-malic acid in the culture medium increased the biomass produced, about two-fold higher than that obtained in medium without L-malic acid. All of the L-malic acid is consumed by the five strains but at different specific rates. A mathematical model allowed to quantifying the relationship between the specific consumption rate of L-malic acid (ν) and the specific growth rate two specific rates for each strain; for a given strain, both rates have similar profiles during the MLF. Interactions in mixed cultures of 10 couples formed by the five strains were then examined in a Membrane Bioreactor (BRM) under anaerobic conditions. Three different interaction types were identified: 1) negative reciprocal interactions of the both strains in mixture culture, 2) interaction that affect negatively the favored strain in pure culture and positively the slowest one, and 3) interaction with positive effect on the fastest strain in pure culture. Comparison of pure and mixed culture showed that the specific activity of strains was affected in mixture culture causing the extension of the lag phase in the case of inhibition and its shortcut in the case of stimulation. Modeling of the consumption of the L-malic acid revealed activation of the consumption of this acid for some couples however, growth is strongly affected. The interactions affecting the course of the MLF are due solely to the effect of excreted extracellular metabolite(s); these metabolites remain to be identified

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Garrido-Sanchez, Luis Edmundo. "Conception et mise en œuvre d'un système d'aide a la modélisation de procédés de fermentation utilisant un système expert et des réseaux de neurones." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1993. http://www.theses.fr/1993INPL023N.

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Abstract:

L'objectif général de notre travail a été de développer une méthode de structuration des connaissances procédurales mises en œuvre lors de la modélisation de bioprocédés. Ce modèle cognitif permet la réalisation d'un système informatique d'aide à la modélisation. Dans une première partie, nous développons la méthodologie suivie pour effectuer l'extraction du savoir faire d'un expert en modélisation. Nous présentons l'expertise obtenue ainsi qu'une description de la procédure de modélisation et les éléments cinétiques utilisés. Dans une deuxième partie nous proposons la structure d'un système hybride compose d'un système expert contenant le savoir faire en construction de modèles et de plusieurs réseaux de neurones intégrant les connaissances nécessaires a la classification des courbes cinétiques. La troisième partie traite du test des procédures du système dans le cas d'une culture de bactéries pour la production d'acide lactique. Un modèle cinétique de la littérature est utilise pour simuler les données fournies au système: le modèle restitue lui est alors comparé. Finalement, nous présentons le modèle obtenu avec le prototype du système d'aide à la modélisation a partir de données expérimentales obtenues dans le cas d'une culture continue de kluyveromyces fragilis

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Lebrun, Laurent. "Production d'exopolysaccharides par des cultures microbiennes libres ou immobilisees dans des membranes planes gel d'agar/membrane microporeuse. Mise en evidence des problemes de transfert de matiere par l'etude de la diffusion de macromolecules (dextrane) a travers les structures immobilisatrices." Paris 6, 1993. http://www.theses.fr/1993PA066590.

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Abstract:

Nous avons cherche a appliquer des structures gel polysaccharidique contenant des cellules viables/membrane microporeuse a la production d'exopolysaccharides. Les productions de dextrane, xanthane et pullulane, par des souches de leuconostoc mesenteroides, xanthomonas campestris et aureobasidium pullulans respectivement, ont d'abord ete etudiees en fermenteurs traditionnels afin de verifier l'aptitude des souches a produire les polysaccharides et d'etudier les caracteristiques macromoleculaires des polymeres produits. Il est apparu que seule la production de dextrane par cultures immobilisees etait envisageable. L'application de micro-organismes pieges dans notre structure a la production de molecules de hauts poids moleculaires souffre de limitations aux transfert de matiere. Nous avons etudie de facon systematique la diffusion de molecules standards (dextrane) a travers des membranes microporeuses de differentes caracteristiques, et dans des couches d'agar de differentes concentrations. La membrane microporeuse ideale, conciliant forte porosite, faible epaisseur et solidite n'existe pas. D'autre part, seuls les gels contenant 0,5 pour cent d'agar pourront etre utilises. Des structures composites constituees de differents types de membranes microporeuses et de differents types de gels ont ete appliquees a la production de dextrane. Dans tous les cas de figures, les productions sont restees faibles comparativement aux cultures libres. L'immobilisation d'azotobacter vinelandii pour produire un alginate de faible masse (300 000 daltons) s'est averee plus efficace

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Boukhdoud, Nathalie. "Réponses des communautés microbiennes associées à l'olivier à des pratiques agricoles conventionnelles et de conservation : influence des variantes climatiques de la France et du Liban et selon la distance à la mer." Thesis, Aix-Marseille, 2016. http://www.theses.fr/2016AIXM4316.

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Abstract:

Les sols des oliveraies subissent des pressions environnementales fortes telles que les contraintes pédoclimatiques méditerranéennes et des pratiques agronomiques intensives. Ils requièrent une grande attention face aux changements climatiques. En zone littorale, les stress osmotiques et thermiques s’intensifient. Dans un contexte d’exacerbations de pressions, les sols pourraient subir des modifications profondes de leur qualité, modifications qu’il serait possible d’atténuer en adoptant des pratiques agricoles "durables". Ce projet de thèse a pour objectif d’examiner, en tenant compte de la littoralité, l’impact de pratiques conventionnelles et de conservation sur les activités microbiennes des cycles du C et N et les caractéristiques chimiques du sol. Ont été évaluées dépendamment de la distance à la mer, I)les fonctions des communautés microbiennes de la phyllosphère et de la rhizosphère de l’olivier, II)l’incidence du labour, de co-culture de Fabaceae, d’un enherbement et d’un apport de margions au Liban et en France, III)les réponses microbiennes à des stress hydriques après différentes pratiques. Ce travail a porté plus précisément sur les activités enzymatiques et cataboliques microbiennes intervenant dans la transformation de la matière organique dont la qualité a été étudiée par RMN du solide13C. Ce travail a permis d’observer une littoralité des fonctionnements microbiens avec une atténuation probable des émissions de CO2 par l’utilisation des pratiques de conservation. Par conséquent il est nécessaire de développer en oléiculture intensive des pratiques garantissant la stabilité des fonctions écologiques supportées par les relations sols/microorganismes/plantes
Olive grove soils are subjected to harsh environmental pressures such as Mediterranean constraints and intensive agriculture practices. They require a great attention in the context of climate change. In coastal areas, osmotic and thermal stresses are intensified. Under these conditions of intensified pressure, significant changes in soil quality may occur and these changes can be mitigated by ‘sustainable’ farming practices. Thus, this thesis project aimed at evaluating, under coastal constraints, the impact of conventional and conservation practices on microbial activities involved in C and N cycles, and soil chemical characteristics. Depending on the distance from the sea, we evaluated i) functions of microbial communities of olive rhizosphere and phyllosphere, ii) the effect of tillage, Fabaceae co-culture, natural grass, OMW in Lebanon and France, iii) microbial responses to water stress under different practices. This work focused on microbial activities involved in the transformation of organic matter, whose quality was studied by solid state NMR 13C. Therefore, this work reported a ‘coastal print’ on microbial functioning and a likely reduction of CO2 emissions through the application of conservation practices. Therefore, it is necessary to develop, under olive tree culture intensification, practices ensuring stability of ecological functions supported by soils / microorganisms / plants relationships

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Fyferling, Mathias. "Transfert d'oxygène en condition de culture microbienne intensive." Toulouse, INSA, 2007. http://eprint.insa-toulouse.fr/archive/00000172/.

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Abstract:

L'objectif des travaux est la quantification et la modélisation du transfert d’oxygène en condition de production microbienne afin de contribuer à l’intensification des performances des bioprocédés. Les travaux expérimentaux sont réalisés en bioréacteur, en milieux minéraux exempt de réaction biologique, puis lors de cultures fed-batch d’Escherichia coli, Saccharomyces cerevisiae et Aspergillus niger. Le domaine d'investigation est original de par les fortes consommations volumiques d’oxygène (0,6 g. L-1. H-1) et puissances dissipées (35 kW. M-3) utilisées. Le coefficient de transfert d’oxygène est déterminé à l'aide de différents modèles non structurés (pour la prise en compte du mode d’écoulement des phases, de l’entraînement de surface et de la rétention gazeuse sur des régimes transitoires ou permanents. Il est notamment observé que, en présence de réaction biologique, (i) les valeurs du coefficient de transfert KT sont 5 à 10 fois supérieures à celles mentionnées dans la littérature relative au transfert d’oxygène, (ii) par comparaison aux milieux de culture avant ensemencement, KT et KL (la conductance de transfert) sont divisés d’un facteur 4 à 6. Les effets de l'activité cellulaire sur le transfert d'oxygène sont caractérisés par la quantification des facteurs d'accélération relatifs aux modifications chimiques du milieu, à la consommation d'oxygène, et à la présence physique de cellules. Les limites des modèles du transfert d'oxygène en culture microbienne intensive sont discutées, et des nouvelles voies d'investigation sont proposées
This work aims to quantify and model oxygen transfer in microbial cultures with an objective of intensification of bioprocess performances. Labworks in bioreactors are achieved in mineral media, free from biological reaction, then in fed-batch cultures of Escherichia coli, Saccharomyces cerevisiae and Aspergillus niger. The fieldwork is original because of the high oxygen consumptions rates (0,6 g. L-1. H-1) and the high dissipated power (35 kW. M-3) used. The oxygen transfer coefficient is determined from continuous and dynamic methods, using several unstructured models, to take into account the profile of the dispersed gaseous flow, the gas entrained from the surface, and hold-up. Among the observations, in biological media, (i) values of the oxygen transfer coefficient KT are 5 to 10 times higher than values from the literature on oxygen transfer, (ii) compared with the initial medium prior to inoculation, KT and KL (the oxygen transfer conductance) are 4 to 6 times smaller. Effects of microbial activity on oxygen transfer are characterised and quantified according to enhancements factors related to chemical modifications of the medium, oxygen consumption, and physical presence of cells. Limits of mass transfer models in intensive microbial cultures are discussed and new areas of investigation are proposed

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Vallaeys, Tatiana. "Isolement d'une communauté microbienne dégradant l'acide 2,4-dichlorophénoxyacétique à partir d'un sol de Dijon : caractérisations cinétique et génétique des souches impliquées." Lille 1, 1992. http://www.theses.fr/1992LIL10080.

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Une communauté microbienne dégradant l'acide 2,4-dichlorophénoxyacétique a été isolée du sol de Dijon dans un chémostat alimenté par un milieu comprenant du 2,4-D comme seule source de carbone. La dégradation du 2,4-D dans le chémostat était essentiellement due au métabolisme de la molécule par la souche d'Alcaligenes paradoxus TV1. L'utilisation de 2,4-D marqué au carbone 14 a permis de montrer que la présence des trois autres souches de la communauté permettait d'accroître la vitesse de dégradation du 2,4-D par A. Paradoxus. L'apport d'une autre source carbonée à une culture pure d'A. Paradoxus avait le même effet, ce qui suggère que des relations trophiques existent entre les différentes souches. Un plasmide pTV1 d'environ 200 kb a été mis en évidence chez A. Paradoxus TV1. Des fragments de ce plasmide présentaient des homologies avec les gènes de dégradation du 2,4-D portés par le plasmide d'A. Eutrophus JMP134. Le fragment EcoRI «H» de 11,5 kb de pTV1 responsable de l'homologie entre ces deux plasmides a été cloné dans le vecteur pHG327 pour former le plasmide pTV2. La souche JM107 d'E. Coli transformée par ce plasmide n'a présenté aucune activité de dégradation vis-à-vis du 2,4-D. Ce fragment a alors été introduit dans le cosmide à large spectre d'hôte pLAFR3 pour former le plasmide pTV3. Une conjugaison réalisée entre la souche E. Coli JM107 transformée par pTV3 et la souche guérie JMP222 d'A. Eutrophus dépourvue d'activité dégradante a permis de sélectionner une souche d'A. Eutrophus porteuse du plasmide pTV3 pour laquelle la capacité à dégrader le 2,4-D avait été restaurée. Le fragment cloné à partir de pTV1 a alors été utilisé comme sonde pour rechercher l'existence d'homologie avec des souches dégradant le 2,4-D d'origines éloignées (Grande-Bretagne, France, Indonésie, Australie). Une homologie a été mise en évidence entre l'ensemble de ces souches

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Oueslati, Nadia. "Conception et optimisation d'un procédé extrapolable de purification d'acides hyaluroniques produits par culture microbienne." Thesis, Université de Lorraine, 2014. http://www.theses.fr/2014LORR0191/document.

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Abstract:

L’acide hyaluronique (AH) est un polymère osidique aux propriétés mécaniques et biologiques d’intérêt pour le secteur de la santé et des cosmétiques. L’AH est produit à l’échelle industrielle par mise en oeuvre de souches de streptocoques groupe C et D. A l’issue de la production, une part de l’AH est libre dans le milieu de culture complexe, l’autre est associée à la capsule des cellules. La purification de l’AH est délicate en raison, d’une part, de la complexité des milieux de production et, d’autre part, des exigences de la pharmacopée européenne. L’objectif de cette thèse a été de proposer un enchaînement d’opérations et de conditions opératoires permettant une purification de l’AH à partir d’un milieu de production. Au départ, deux méthodes analytiques originales de quantification et d’évaluation de la taille de l’AH en milieux complexes ont été mises au point afin de pouvoir évaluer les critères de performance des procédés de séparation. Ensuite, quatre opérations permettant, premièrement l’extraction, deuxièmement l’élimination des cellules productrices d’AH, troisièmement la purification, et enfin, le séchage d’AH ont été établies. L’étude de l’extraction de la capsule d’AH assistée par SDS ou au TCA a permis d’établir que l’AH lié aux cellules ne représente que 7 % de l’AH produit. Il en a été déduit que cette étape n’est pas nécessaire. L’étude de la séparation des cellules du milieu de culture a montré que la microfiltration tangentielle n’est pas adaptée en raison, d’une part, d’une rétention trop élevée de l’AH (même avec des diamètres de pores supérieurs à 0,22 µm) et d’autre part, d’un colmatage trop rapide des membranes. Cette étape doit être réalisée par filtration frontale sur adjuvant de filtration (Célite). La purification de l’AH a été envisagée par diafiltration (DF) avec des membranes d’ultrafiltration. L’étude des conditions opératoires (PTM, débit d’alimentation, concentration en AH et seuil de coupure), par plan d’expériences, a permis de sélectionner des conditions qui maximisent le flux de perméat ainsi que la rétention d’AH. Ces conditions ont été appliquées en diafiltration au cours de laquelle les performances de séparation (rendement, pureté, productivité) ont été étudiées. Une méthodologie, basée sur les équations classiques de bilans de matière et de flux de perméat en DF, a alors été proposée. Cette démarche avait tout d’abord pour but de prédire lesdites performances en prenant en compte la composition complexe du milieu, de culture bactérienne mais aussi de faciliter l’agencement des étapes du procédé de purification. La diafiltration permet de satisfaire les exigences de pureté de la pharmacopée, mais pas les niveaux de certaines molécules (protéines et acides nucléiques). L’étude de l’adsorption de ces molécules sur charbon actif, en fonction de la température, de la force ionique, du pH et du type de charbon actif, a permis d’établir les conditions les plus favorables de l’élimination de ces molécules. Les équations classiques de modélisation des isothermes correspondant le mieux aux résultats expérimentaux ont été sélectionnées et utilisées avec les équations de performance en DF, afin d’associer au mieux ces deux étapes. Enfin, concernant le séchage de l’AH, deux méthodes, l’une par lyophilisation et l’autre par précipitation en solvant organique, ont été comparées. Ces dernières permettent d’obtenir moins de 20 % d’humidité et de conserver les propriétés des molécules d’AH
Hyaluronic acid (HA) is a biopolymer with mechanical and biological properties interesting the health and cosmetic areas. The industrial HA production is realized by implementation of streptococcus strains (group C or D). At the end of the production phase, a part of HA is free in a complex culture medium while the other remains associated to the cells in a capsule. The two main difficulties of the purification of HA lie, firstly, on the complexity of the production medium and, secondly, on the high requirements of the European Pharmacopoeia for such an application. The aim of this thesis was to provide an appropriate sequence of separation processes and a set of operating conditions for HA purification from a complex production medium which complies with the Pharmacopea. Initially, two original analytical methods for quantifying and evaluating the size of HA in complex environments have been developed in order to evaluate the performance criteria of the separation processes. Then, the HA extraction from the capsule, the elimination of cells, the purification and drying of HA were using classical separation processes and studied. The HA extraction by SDS or TCA showed that the HA bound to cells corresponds to 7 % of HA production. As a consequence, it was concluded that this step was not necessary. The cell separations from the culture medium by tangential microfiltration was unsuitable because of an excessive retention of HA (even at pore diameters higher than 0.22 µm) and a too fast membrane clogging. Good performances were observed with dead-end filtration using Celite. Then, the purification of HA by diafiltration (DF) with ultrafiltration membranes was considered. The operating conditions (PTM, feed rate, HA concentration and cutoff) allowing to maximize the permeate flow rate and the HA retention were selected from design of experiments methodology. The performances of purification by diafiltration (DF) in these conditions (yield, purity and productivity) were monitored. A method for predicting the performances according to the complex medium composition, based on the conventional mass balance equations and the DF permeate flow rate, was then proposed. This was done in order to facilitate the arrangement of the purification steps. In DF, the requirement of the pharmacopoeia in term of overall purity was obtained (> 95 %) but the proteins and nucleic acids levels were still above the threshold. This is why the adsorption of these molecules on activated carbon was studied as a function of temperature, ionic strength, pH and the type of activated carbon. The isotherm equations that better fitted the experimental data were selected and used combined to the equations of DF performances in order to find an appropriate chaining. Finally, the AH lyophilization and precipitation in organic solvent were compared. Both drying methods present less than 20 % moisture and preserve the properties of the molecule

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Hugues, Patrick d'. "Biolixiviation d'une pyrite cobaltifère : optimisation des conditions de culture et bilans gazeux." Aix-Marseille 1, 1996. http://www.theses.fr/1996AIX11062.

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Abstract:

Des travaux de recherche et developpement ont ete effectues au brgm sur la biolixiviation d'une pyrite cobaltifere par une population bacterienne composee de thiobacillus ferrooxidans, thiobacillus thiooxidans et leptospirillum ferrooxidans. Dans l'optique d'une application industrielle, il s'agissait d'optimiser les performances d'un procede en continu dans des reacteurs agites et aeres. Grace au suivi en temps reel des consommations d'o#2 et de co#2, le bilan reactionnel du processus d'oxydation des sulfures a ete affine et le comportement physiologique des bacteries a ete analyse. La temperature et le taux de solide, deux parametres majeurs pour la viabilite economique du procede, ont ete etudies en culture batch. La population bacterienne initialement mesophile stricte a ete progressivement adaptee a la chaleur par des cultures successives a temperature croissante. Les bacteries selectionnees sont thermotolerantes et supportent des chocs de temperature entre 35c et 46c. L'influence du taux de solide est variable selon que les observations se portent sur l'oxydation du substrat, le developpement des bacteries, la duree totale de la biolixiviation ou la phase d'oxydation rapide. Differents parametres de culture ont ete etudies dans une unite de laboratoire alimentee en continu a 20% de solide. Une concentration en oxygene dissous inferieure a 1,2 mg. L#-#1 est le temoin d'une limitation de la biolixiviation par manque d'oxygene. La vitesse d'agitation et le changement de source d'azote (ammonium/uree) affectent la productivite bacterienne et l'oxydation des sulfures. Le temps de sejour critique a ete determine aux environs de 1 jour. Les besoins en oxygene ont ete estimes a 0,9 kg par kg de pyrite oxydee. L'oxydation des sulfures n'est pas directement liee au metabolisme de croissance des bacteries. Cependant, la quantite de bacteries formees dans les premiers jours de biolixiviation influence l'efficacite globale de l'extraction du cobalt.

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Abdelgafour, Djamila. "Epuration biologique des effluents a forte charge." Lyon, INSA, 1989. http://www.theses.fr/1989ISAL0045.

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Abstract:

Afin de dégager quelques fondements théoriques et pratiques permettant de procéder de manière efficace à l'épuration biologique d'eaux usées d'origines diverses, un réacteur aérobie à biomasse fixée avec boucle de recirculation et garnissage plastique a été construit au L. C. P. A. E. De l'INSA de Lyon. En cours d'étude et en vue d'une application industrielle, il est en outre apparu réellement indispensable d'envisager très sérieusement l'implantation d'un système de commande automatique de tels réacteurs. Dans un premier temps, les caractéristiques hydrodynamiques du réacteur ont été déterminées avec soin. On a procédé ensuite à une étude approfondie de la cinétique de bio-épuration de deux effluents particuliers à bas. E d'acides gras volatils et de lactose. De la sorte, on a pu, d'une part déterminer les paramètres essentiels de la cinétique de leur biodégradation au moyen d'un modèle conçu au laboratoire et, d'autre part, étudier l'influence sur les performances du_réacteur, de la concentration en substrat à l'entrée et du taux de recyclage. Dans un deuxième temps, l'un des bio-capteurs les plus versatiles du marché ayant été choisi, sa réponse et sa fiabilité vis-à-vis des variations de concentration en A. G. V et en lactose ont été étudiées. On a pu ensuite observer sur le réacteur deux sortes de transitoires, physico-chirnique ou biochimique, selon que l'on procède avec ou sans le bio capteur. On en a conclu qu'il était nécessaire de commander la concentration d'entrée par les débits d'alimentation ou de recirculation pour obtenir une régulation efficace de la concentration à la sortie. Enfin, en utilisant le bio-capteur et des pompes électro-commandées, quelques essais très simples de régulation ont été réalisés à l'aide d'un micro-ordinateur Applelle. Si besoin en était, ces essais justifient tout l'intérêt de la commande en ligne des procédés industriels et plaident ici surtout en faveur du développement et de la mise en œuvre de bio-capteurs bien adaptés à la mesure en continu de la pollution hydrocarbonée des effluents de décharge ou de l'industrie agro-alimentaire.

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Blanc, Philippe. "Contribution à l'étude de la production d'acide propionique par voie microbienne : modélisation-effets des fortes concentrations cellulaires." Toulouse, INSA, 1986. http://www.theses.fr/1986ISAT0047.

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Abstract:

L'étude de la production d'acide propionique par voie fermentaire est réalisée sur des substrats : les hydrolysats d'ordures ménagères et le lactósérum. Des productions maximales dd'acide propionique égales à 35,6 g/l sont obtenues. L'inhibition de la croissance de la bactérie par l'acide propionique produit est plus marquée que celle de sa biosynthèse. Celle-ci est ingibée suivant un processus linéaire entre 0 et 16 g/l d'acide propionique et reste constante quelle que soit la concentration en acide entre 16 g/l et 35,6 g/l. Le couplage fermentation-ultrafiltration a permis de réaliser des cultures continues et prolongées. Les fortes concentrations en biomasse (112 g/l MS) acquises ont permis d'atteindre des productivités en acide propionique de 2,14 g/l. H soit 6 fois plus fort que les valeurs couramment admises et d'analyser l'effet inhibiteur des cellules sur la propre croissance et excrétion.

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Tallon, Richard. "Caractérisation biochimique et moléculaire de la production d'exopolysaccharides (EPS) et étude de la capacité d'adhésion de souches de Lactobacillus plantarum potentiellement probiotiques." Bordeaux 2, 2004. http://www.theses.fr/2004BOR21157.

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Abstract:

La recherche de souches productrices d'EPS appartenant à l'espèce Lb. Plantarum présente un intérêt technologique et probiotique importants. Une première souche, appelée EP56, a été l'objet d'une étude physiologique, biochimique et moléculaire approfondie de la synthèse d'EPS. Nous avons aussi étudié la diversité de la production d'EPS au sein de l'espèce. L'étude des propriétés épaississantes en lait de soja et les capacités d'adhésion de ces souches sur différentes surfaces biologiques ont permis de démontrer que la nature des EPS semble déterminante pour l'amélioration de la texture mais que leur présence ne soit pas impliquée dans les capacités d'adhésion des souches sur les surfaces biologiques testées. Nous avons procédé à l'étude des constituants cellulaires potentiellement impliqués dans les propriétés d'adhésion de ces souches à la mucine et aux cellules intestinales humaines. Des protéines que nous avons pu caractériser semblent être responsables de ce phénomène
Isolation of Lb. Plantarum EPS-producing strains is of technological and probiotic interest. Considering its EPS production, a first strain, named EP56, was studied for its physiological, biochemical and genetic aspects. We also investigated the EPS production biodiversity among several Lb. Plantarum strains. Their thickening capacities during soymilk fermentation and adhesion abilities on several biological matrices were also determined. It appeared that EPS nature influences the texture of the end fermented product whereas these polymers were not involved in adhesion on mucin and human GI-tract cell lines. Extraction of the cell-surface components showed that proteinous material was implicated in adhesion

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Cros, Camille. "Régulations microbiennes et rhizosphériques des cycles du carbone et de l'azote dans les systèmes de culture conventionnels et innovants." Thesis, Université Clermont Auvergne‎ (2017-2020), 2019. http://www.theses.fr/2019CLFAC005/document.

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Abstract:

La présence de plantes accélère la décomposition de la matière organique du sol (MOS) au travers de l’apport de composés riches en énergie (rhizodépôts et litières) stimulant les microorganismes ; un phénomène appelé « rhizosphere priming effect » (RPE). Une augmentation de la photosynthèse, activité pourvoyeuse d'énergie rhizodéposée, pourrait augmenter le RPE et l’offre du sol en nutriments. Récemment, le modèle SYMPHONY couplant activités photosynthétiques et microbiennes du sol suggère un ajustement de l'offre du sol en nutriments (delta minéralisation-immobilisation) à la demande des plantes. Cependant, le rôle clé de la photosynthèse sur cet ajustement offre-demande reste à étudier expérimentalement.L’objectif général de la thèse est d'étudier le rôle des interactions des activités photosynthétiques et microbiennes du sol dans les régulations des flux de carbone (C) et d'azote (N) des écosystèmes. Trois écosystèmes types ont été étudiés : la prairie, la monoculture de blé et un nouveau système de culture (NSC) associant blé et plantes pérennes de la prairie. Nous émettons l’hypothèse que les plantes pérennes, via une activité photosynthétique pourvoyant les microorganismes en énergie tout au long de l'année, sont essentielles à l'ajustement offre-demande en N. De nombreux défis techniques ont été relevés afin de construire une plateforme expérimentale de 40 mésocosmes sous éclairage et température naturels. Cette plateforme permet de coupler marquage 13C des plantes, mesures continues des échanges de CO2, du RPE, de la production végétale, du stockage de C du sol, le taux de minéralisation-immobilisation d'N et du lessivage d'N. Ce dispositif nous a permis de déterminer la contribution du RPE dans les flux de C des écosystèmes comprenant la production nette de l’écosystème (NEP), la production primaire brute (GPP) et la respiration de l’écosystème (RE) exprimées en g C m-2 24h-1. Nous avons montré une relation positive linéaire entre (1) RPE et GPP et (2) RPE et biomasse aérienne (AGB) (g C m-2). A partir de ces relations, le RPE peut être prédit en utilisant les équations suivantes : (...). Nous montrons un ajustement offre-demande de l’N au cours des saisons : une forte activité photosynthétique (printemps) est liée à un RPE et un delta minéralisation-immobilisation d’N élevés alors qu’une faible activité photosynthétique (automne) est liée à un RPE et un delta minéralisation-immobilisation d’N faibles. Cet ajustement était observé dans la prairie et dans le NSC mais pas en monoculture de blé. Logiquement, la lixiviation d’N était importante en monoculture de blé alors qu’elle était quasi nulle en prairie et dans le NSC. Après deux années de maintien des trois écosystèmes types, la production aérienne totale du NSC était équivalente à la prairie, tous deux étant supérieurs d’environ un facteur deux à la monoculture de blé. Ces résultats confirment l’importance des plantes pérennes dans la synchronisation offre-demande de l’N. L’ensemble de ces investigations souligne l’importance des activités des plantes et des processus rhizosphériques dans la régulation des cycles CN des écosystèmes. Ces régulations pourront être étudiées in situ et à l'échelle globale grâce aux proxys de ces processus rhizosphériques (RPE, ajustement offre-demande) déterminés dans la thèse. Des activités photosynthétiques et rhizosphériques tout au long de l'année sont essentielles à l'ajustement offre-demande en nutriments conduisant à une forte production primaire, à la fermeture des cycles des nutriments et au stockage de MOS. Ces découvertes offrent l'opportunité de construire de nouveaux systèmes de culture, à l'image de l’association blé-plantes pérennes étudiée, à hautes performances agro-environnementales
The presence of plants accelerates the decomposition of soil organic matter (SOM) through the supply of energy-rich compounds (rhizodeposits and litter) stimulating microorganisms; a phenomenon called rhizosphere priming effect (RPE). An increase of photosynthesis, supplying soil with rhizodeposited energy, could increase the RPE and soil nutrients offer. Recently, the SYMPHONY model coupling photosynthesis and soil microbial activities suggested an adjustment of the soil nutrient offer (delta mineralization-immobilization) to plant demand. However, the key role of photosynthesis in this offer-demand adjustment needs to be investigated experimentally.The general objective of the thesis is to study the role of interactions between photosynthesis and soil microbial activities in the regulation of carbon (C) and nitrogen (N) fluxes of ecosystems. Three ecosystem types were studied: grassland, wheat monoculture and a new cropping system (NSC) where wheat and perennial grassland species were intercropped. We hypothesize that perennial species, through a continuous photosynthetic activity supplying microorganisms with energy over the year, are essential for offer-demand adjustment.Many technical challenges were overcame to build an experimental platform of 40 mesocosms under natural light and temperature. This platform allows to couple 13C labeling of plants, continuous CO2-exchange measurements, RPE, plant production, soil C storage, N mineralization-immobilization turnover and N leaching.This experimental platform allowed us to determine the contribution of RPE to C fluxes of ecosystems including net ecosystem production (NEP), gross primary production (GPP) and ecosystem respiration (ER) expressed in g C m-2 24h-1. We found positive linear relationships between (1) RPE and GPP and (2) RPE and aboveground biomass (AGB) (g C m-2). Using these relationships, the RPE can be predicted with the following equations: (...).We show an adjustment of soil N-offer to plant N-demand across seasons: a high photosynthetic activity (spring) is linked to high RPE and delta mineralization-immobilization of N whereas a low photosynthetic activity (autumn) is linked to low RPE and delta mineralization-immobilization of N. This adjustment was observed in grassland and NSC but not in wheat monoculture. Consistently, N leaching was high in wheat monoculture while it was almost null in grassland and NSC. After two years of establishment of the three ecosystems, the total aboveground production of the NSC was equivalent to the grassland, each being about twice as high as the wheat monoculture. These results confirm the importance of perennial species in the offer-demand adjustment of N.Our findings underline the importance of plant activities and rhizosphere processes in the regulation of ecosystems C N cycles. Using the proxies of rhizosphere processes (RPE, offer-demand adjustment) provided in the thesis, further studies could investigate these regulations in situ and at the global scale. The presence of photosynthetic and rhizospheric activities over the year are essential for offer-demand adjustment of nutrients leading to high primary production, closing nutrient cycles and SOM storage. These findings offer the opportunity to build new cropping systems such as the wheat-perennial species studied, with high agro-environmental performances

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Delavat, François. "Composition et fonctionnement d'une communauté microbienne au sein d'un drainage minier acide : approches culturales et fonctionnelles." Phd thesis, Université de Strasbourg, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00797981.

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Abstract:

Le drainage minier acide de Carnoulès est caractérisé par un pH très acide et une forte concentration en métaux et en arsenic. Par différentes approches moléculaires, des études précédentes ont montré une faible biodiversité et ont permis d'établir un modèle de fonctionnement de la communauté bactérienne. Le but de ce travail de thèse a été de préciser la composition et le fonctionnement de cette communauté bactérienne, en utilisant pour cela des approches culturales et fonctionnelles, en se focalisant particulièrement sur le recyclage de la matière organique. L'élaboration de différents milieux a permis l'isolement de 49 souches bactériennes appartenant à 19 genres, augmentant ainsi de 10 % la diversité bactérienne détectée à Carnoulès par rapport aux approches métagénomiques précédentes. Parmi les 19 genres, 3 sont nouveaux dont un, inféodé aux écosystèmes acides, a été caractérisé taxonomiquement et dénommé Acidiminas carnoulesii. La capacité de l'isolat Q8 appartenant au genre Paenibacillus à dégrader I'amidon et la xylane, dans de larges gammes de pH et de concentrations en arsenic, a permis d'attribuer à Paenibacillus un rôle dans la résilience de la communauté pour ces fonctions. Un criblage fonctionnel de I'ADN de Q8 dans Escherichia coli apermis d'isoler les gènes codant les protéines de dégradation de ces polymères. Par ailleurs, un criblage de 80000 clones de la banque d'ADN métagénomique de Carnoulès a permis la détection de 28 clones positifs pour l'activité amylolytique. Deux protéines ne présentant aucune similarité de séquence avec des amylases connues ont été caractérisées in vitro, confirmant leurs activités amylolyiques et démontrant que la bioprospection dans des sites a priori incongrus, autorise des découvertes insoupçonnées. Ces travaux ont ainsi permis de montrer que les approches culturales et fonctionnelles apportent des informations nouvelles par rapport à celles obtenues par les approches moléculaires. La complémentarité de ces approches est vérifiée, et elle apparaît indispensable dans l'analyse de la complexité des écosystèmes. Cependant, la compréhension de leur fonctionnement exigera des efforts redoublés.

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Pierra, Mélanie. "Couplage de la fermentation sombre et de l’électrolyse microbienne pour la production d’hydrogène : formation et maintenance du biofilm électro-actif." Thesis, Montpellier 2, 2013. http://www.theses.fr/2013MON20150/document.

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Abstract:

L'hydrogène, qui constitue une solution alternative et durable à l’usage d’énergies fossiles, est produit essentiellement par reformage de combustibles fossiles (95%). Des filières de production plus soucieuses de l'environnement sont envisagées. Deux familles de technologies sont explorées: 1) par décomposition thermochimique ou électrochimique de l'eau et 2) à partir de différentes sources de biomasse. Parmi celles-ci, les cellules d'électrolyse microbienne ou «Microbial electrolysis cell (MEC)» permettent de produire de l'hydrogène par électrolyse de la matière organique. Une MEC consiste en une cathode classique qui assure la production d'hydrogène par la réduction électrochimique de l'eau, associée à une bioanode qui oxyde des substrats organiques en dioxyde de carbone. Ce processus d'oxydation n'est possible que grâce au développement sur l'anode d'un biofilm microbien électroactif qui joue le rôle d'électro-catalyseur. Par rapport aux procédés courants d'électrolyse de l'eau, une MEC requière un apport énergétique 5 à 10 fois plus faibles. En outre, les procédés « classiques » de production de bio-hydrogène par voie fermentaire en cultures mixtes convertissent des sucres avec des rendements limités à 2-3 moles d'hydrogène par mole d'hexose tout en coproduisant des acides organiques. Alimenté par de l'acétate, une MEC produit au maximum 3 moles d'hydrogène/mole d'acétate. Le couplage de la fermentation à un procédé d'électrolyse microbienne pourrait donc produire de 8 à 9 moles d'hydrogène/mole d'hexose, soit un grand pas vers la limite théorique de 12 moles d'hydrogène/mole d'hexose. L'objectif de cette thèse est d'analyser les liens entre la structure des communautés microbiennes dans les biofilms électroactifs et en fermentation, les individus qui les composent et les fonctions macroscopiques (électroactivité du biofilm, production d'hydrogène) qui leur sont associées dans des conditions permettant de réaliser le couplage des deux procédés. L'originalité de cette étude a été de travailler en milieu salin (30-35 gNaCl/L), favorable au transport de charges dans l'électrolyte de la MEC. Dans un premier temps, la faisabilité de la fermentation en conditions salines (3-75 gNaCl/L) a été démontrée en lien avec l'inhibition de la consommation de l'hydrogène produit et une forte prédominance d'une nouvelle souche de Vibrionaceae à des concentrations en sel supérieures à 58 gNaCl/L. D'autre part, la mise en œuvre de biofilms électroactifs dans des conditions compatibles avec la fermentation sombre a permis la sélection d'espèces dominantes dans les biofilms anodiques et présentant des propriétés électroactives très prometteuses (Geoalkalibacter subterraneus et Desulfuromonas acetoxidans) jusqu'à 8,5 A/m². En parallèle, la sélection microbienne opérée lors d'une méthode d'enrichissement utilisée pour sélectionner ces espèces à partir d'une source d'inoculum naturelle sur leur capacité à transférer leurs électrons à des oxydes de Fer(III) a été étudiée. Une baisse des performances électroactives du biofilm liée à une divergence de sélection microbienne dans ces deux techniques de sélection mène à limiter le nombre de cycle d'enrichissement sur Fer(III). Cependant, l'enrichissement sur Fer(III) reste une alternative efficace de pré-selection d'espèces électroactives qui permet une augmentation de rendement faradique de 30±4% à 99±8% par rapport au biofilm obtenu avec un inoculum non pré-acclimaté. Enfin, l'ajout d'espèces exogènes issues de la fermentation sombre sur le biofilm électroactif a révélé une baisse de l'électroactivité du biofilm se traduisant par une diminution de la densité de courant maximale produite. Cette baisse pourrait s'expliquer par à une diminution de la vitesse de transfert du substrat due à un épaississement apparent du biofilm. Cependant, un maintien de sa composition microbienne et de la quantité de biomasse laisse supposer une production d'exopolymères (EPS) dans le biofilm en situation de couplage
Nowadays, alternative and sustainable solutions are proposed to avoid the use of fossil fuel. Hydrogen, which constitutes a promising energy vector, is essentially produced by fossil fuel reforming (95%). Environmentally friendly production systems have to be studied. Two main families of technologies are explored to produce hydrogen: 1) by thermochemical and electrochemical decomposition of water and 2) from different biomass sources. Among those last ones, microbial electrolysis cells (MEC) allow to produce hydrogen by electrolysis of organic matter. A MEC consists in a classical cathode, which provides hydrogen production by electrochemical reduction of water, associated to a bio-anode that oxidizes organic substrates into carbon dioxide. This process is only possible because of the anodic development of an electroactive microbial biofilm which constitutes an electrocatalyst. In comparison to classical water electrolysis process, a MEC requires 5 to 10 times less electrical energy and therefore reduces the energetic cost of produced hydrogen. Furthermore, classical process of dark fermentation in mixed cultures converts sugars (saccharose, glucose) to hydrogen with a limited yield of 2-3 moles of hydrogen per mole of hexose because of the coproduction of organic acids (mainly acetic and butyric acids). Fed with acetate, a MEC can produce up-to 3 moles of hydrogen per mole of acetate. Therefore, the association of these two processes could permit to produce 8 to 9 moles of hydrogen per mole of hexose, which represents a major step toward the theoretical limit of 12 moles of hydrogen per mole of hexose.Therefore, this work aims at analyzing the relationship between microbial community structures and compositions and the associated macroscopic functions (biofilm electroactive properties, hydrogen production potential) in electroactive biofilms and in dark fermentation in conditions allowing the coupling of the two processes. The originality of this study is to work in saline conditions (30-35 gNaCl/L), which favors the charges transfer in the MEC electrolyte.First of all, feasibility of dark fermentation in saline conditions (3-75 gNaCl/L) has been shown. This was linked to an inhibition of produced hydrogen consumption and the predominance of a new Vibrionaceae species at salt concentrations higher than 58 gNaCl/L. Secondly, electroactive biofilm growth in conditions compatibles to dark fermentation (pH 5.5-7 and fed with different organic acids) allowed to select dominant microbial species in anodic biofilms that present promising electroactive properties (Geoalkalibacter subterraneus and Desulfuromonas acetoxidans) with maximum current densities up to 8.5 A/m². In parallel, the microbial selection occurring during iron-reducing enrichment method used to select species from a natural inoculum source and based on their capacity to transfer electrons to iron oxydes (Fe(III)) has been studied. A decrease of electroactive performances of the biofilm linked to the divergence of microbial selection led to a limitation of the number of iron-enrichment steps. However, enrichment on Fe(III) presents an efficient alternative to pre-select electroactive species with an increase of coulombic efficiency from 30±4% to 99±8% in comparison with a biofilm obtained with a non-acclimated inoculum. Finally, the addition of exogenous bacteria from a dark fermenter on the electroactive biofilm revealed a decrease of electroactivity with a decrease of maximum current density produced. This diminution could be explained by a lower substrate transfer due to an apparent thickening of the biofilm. Nevertheless, the stability of microbial composition and of bacterial quantity on the anode suggests that a production of exopolymers (EPS) occurred

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Pommier, Sébastien. "Dynamique de populations microbiennes en culture mixte : étude expérimentale en bioréacteur à membranes et modélisation du phénomène killer chez Saccharomyces cerevisiae." Toulouse, INPT, 2003. http://www.theses.fr/2003INPT007G.

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Abstract:

La dynamique de population au sein de cultures mixtes de micro-organismes dépend fortement des interactions entre les différents protagonistes. On s'intéresse dans ce travail à un type particulier d'interaction par amensalisme : le phénomène Killer chez les levures du genre Saccharomyces cerevisiae. Celui-ci intervient lorsqu'une souche dite "killer" sécrète une toxine létale vis-à-vis d'une autre souche dite sensible. Dans un premier temps, les cinétiques de croissance d'une souche killer et d'une couche sensible évoluant en co-culture ont été établies pour différents ratios initiaux killer : sensible. Les données ont été obtenues à l'aide d'un bioréacteur à membranes spécialement conçu pour l'étude des cultures mixtes, au sein duquel 2 populations de micro-organismes partagent le même milieu de culture, mais sont physiquement séparées afin de faciliter l'analyse différenciée de la biomasse. Un modèle mathématique existant a ensuite été confronté aux informations expérimentales obtenues. Ses capacités prédictives n'étant pas satisfaisantes, différentes modifications ont été apportées, motivées par les observations faites sur les cultures réalisées : l'existence d'un temps de latence avant que l'effet killer ne commence, la désactivation de la toxine en fin de culture sous l'action du pH, l'intervention d'une compétition entre les 2 souches en sus de l'interaction killer. Un modèle original a finalement été proposé, basé sur la notion de quantité minimale de toxine devant être fixée sur les cellules sensibles avant que l'activité létale ne débute.

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Bes, Méline. "Etude des communautés microbiennes d'un système hydrothermal serpentinisé, la baie de Prony en Nouvelle-Calédonie : approches culturales et moléculaires." Thesis, Aix-Marseille, 2016. http://www.theses.fr/2016AIXM4000.

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Abstract:

La serpentinisation est un processus d’altération des roches ultramafiques entrainant la formation de fluides alcalins chauds, riches en dihydrogène et méthane. Elle fournit l'énergie et la matière pour soutenir des communautés microbiennes chimiosynthétiques mais crée des conditions extrêmes en termes de pH et de disponibilité limitée en accepteurs d’électrons. Ce travail porte sur l’étude des communautés procaryotiques du système hydrothermal serpentinisé côtier de la baie de Prony en Nouvelle-Calédonie. Il a permis de déterminer leur composition taxonomique, leur structure et leur diversité. Le « noyau stable » des communautés indigènes déterminé par des techniques moléculaires (DGGE, SSCP, séquençage de banques de clones) se compose de Methanosarcinales, Thaumarchaeota, Chloroflexi, Alpha-, Gamma-, Delta, Beta-proteobacteria et Firmicutes. Ces communautés sont alimentées par des réactions d’oxydoréduction impliquant l’hydrogène, le méthane et les composés soufrés. Elles sont caractérisées par une faible diversité archéenne composée principalement de Methanosarcinales utilisant ou produisant le méthane. Le séquençage haut-débit de l’ADNr 16S bactérien et archéen a permis de mettre en évidence la présence de très nombreux taxons rares, certains jouant potentiellement un rôle dans les cycles biogéochimiques de Prony. Une nouvelle espèce de bactérie fermentaire, Acetoanaerobium pronyense ST07-YE, appartenant aux Firmicutes a été isolée et caractérisée par une approche culturale. Cette bactérie pourrait jouer un rôle important dans le maintien de certaines populations microbiennes, comme les méthanogènes, dans l’écosystème par la production de composés comme l’acétate
Serpentinization is an alteration process of ultramafic rocks resulting in hydrogen- and methane-rich alkaline hot fluids formation. Serpentinization can provide energy and matter to support chemosynthetic microbial communities but also creates extreme living conditions in terms of pH and limited availability of electron acceptors. This work consisted in the study of the microbial communities of the coastal serpentinized hydrothermal system of the Bay of Prony in New Caledonia. It allowed to determine the taxonomic composition, diversity and structure of prokaryotic communities. The "stable core" of indigenous communities identified by molecular methods (DGGE, SSCP, Sanger sequencing of clone libraries) consisted of Methanosarcinales, Thaumarchaeota, Chloroflexi, Alpha-, Gamma-, Delta, Beta-proteobacteria and Firmicutes. These communities are fueled by redox reactions involving hydrogen, methane and sulfur compounds. The low archaeal diversity is mainly composed of Methanosarcinales who are potential primary producers using or producing methane. High throughput sequencing of the bacterial and archaeal 16S rDNA highlighted numerous rare taxa. Some potentially play a role in the biogeochemical cycles of Prony. The fermentative Acetoanaerobium pronyense ST07-YE sp. nov., belonging to Firmicutes, was isolated and characterized by cultivation approach. This bacterium capable of acetate and other substrates production may play an important role in this ecosystem, especially in the maintenance methanogens

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Mrad, Fida. "Décomposition de résidus de culture et de matériaux biosourcés : impact sur les communautés microbiennes des sols agricoles et les fonctions associées." Thesis, Normandie, 2018. http://www.theses.fr/2018NORMR109/document.

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Abstract:

La gestion des déchets constitue un problème majeur au niveau mondial. En agriculture, le retour au sol des résidus de culture est une pratique courante et constitue une opportunité intéressante pour maintenir la fertilité du sol et/ou pour stocker du carbone. La décomposition des matières végétales dans le sol est influencée par plusieurs facteurs (tels que la composition microbienne, la nature et qualité des matières végétales), et a pour acteurs principaux les microorganismes telluriques. Au-delà du retour au sol, d’autres voies de valorisation de la matière végétale non récoltée peuvent être envisagées, telle que sa transformation pour des usages non alimentaires. Dans le domaine du bâtiment, l’intérêt de l’utilisation de matériaux biosourcés (destinés à l’isolation thermique) est croissant et encouragé par les pouvoirs publics dans la construction ou la rénovation. Toutefois, à notre connaissance, la question de la gestion de la fin de vie de ces matériaux après déconstruction des bâtiments n’est pas encore abordée. Afin de mieux comprendre le retour aux sols agricoles de matières végétales de natures diversifiées (paille de blé, paille de colza et tiges de tournesol), nous avons combiné différentes caractérisations biochimiques/physicochimiques tels que le fractionnement biochimique, l’analyse thermogravimétrique et la spectroscopie infra rouge, avec l’étude de la dynamique microbienne (abondance, diversité, fonction), complétées du suivi de minéralisation du carbone et de l’azote durant 3 mois d’incubation, en microcosmes. La minéralisation des résidus de grandes cultures est principalement régie par des microbiodiversités initialement différentes, issues de la prairie permanente ou la grande culture, et dans une moindre mesure par leur qualité biochimique. Quant à la dynamique microbienne, elle est impactée par ces deux types de sols et la nature de apports. Dans le cas de coproduits contrastés de la tige de tournesol (moelle et écorce), la minéralisation du C est principalement dictée par leur qualité initiale. Concernant la mise en oeuvre d’un matériau biosourcé à base de moelle de tige de tournesol, elle semble favoriser sa minéralisation dans le sol. Le retour au sol de ce type de matériau pourrait donc constituer un moyen intéressant de gestion de sa fin de vie
Waste management is a major problem worldwide. In agriculture, the return of crop residues to the soil is a common practice and represents an interesting opportunity to maintain soil fertility and / or to store carbon. The decomposition of plant materials in soils is influenced by several factors (such as microbial composition, plant material’s nature and quality), and soil microorganisms are its main actors. Moreover, other ways of valorization of non-harvested plant materials are possible, such as their transformation for non-food applications. In the building industry, the interest in using biobased materials (for thermal insulation) is growing and encouraged by the public authorities in construction or renovation projects. However, to our knowledge, the issue of management of these materials end-of-life is not yet addressed, after deconstructing the buildings. In order to better understand different crop residues (wheat straw, rapeseed straw and sunflower stems) decomposition in agricultural soils, we have combined different biochemical / physicochemical characterizations such as biochemical fractionation, thermogravimetric analysis and infrared spectroscopy, with microbial dynamics monitoring (abundance, diversity, function), supplemented by carbon and nitrogen mineralization measures during 3 months incubation in microcosms. Crop residues mineralization is mainly governed by initially different microbiodiversities (derived from permanent grassland or conventional cropping system), and to a lesser extent by their biochemical quality. However, microbial dynamics are influenced by both, types of soils and nature of inputs. As for the sunflower stem coproducts (pith and bark), C mineralization is mainly dictated by their initial quality. Concerning the manufacturing process of a sunflower pith biobased material, it seems to favor its mineralization in soil. The return of this type of material to soil could thus constitute an interesting means of managing its end-of-life

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Calbrix, Raphaël. "Impact des intrants organiques et des conduites culturales sur la biomasse microbienne et la diversité des bactéries telluriques." Rouen, 2005. http://www.theses.fr/2005ROUES028.

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Abstract:

L'objectif de ce travail est d'analyser, au cours d'une cinétique de 24 mois, les effets de différents types de produits organiques (Boue de STEP, Fumier, Compost de fumier et Compost de boue) sur les communautés microbiennes telluriques, en tenant compte des conduites culturales. Les communautés ont été analysées d'un point de vue quantitatif (dénombrement des bactéries hétérotrophes aérobies cultivables, quantification de l'ADN et du carbone microbien) et par un suivi de l'activité métabolique potentielle (Biolog) et de la diversité génétique (T-RFLP ADNr 16S). Nous avons mis en évidence un impact spécifique transitoire au cours des trois premiers mois suivant l'épandage. L'évolution des communautés semble particulièrement influencée par la proportion de carbone minéralisable et de lignine (Van Soest) dans les produits organiques. L'influence du labour et des végétaux implantés est également révélée par l'évolution de la structure des communautés bactériennes au cours de la cinétique
The aim of this work is to analyse the effects of four different organic products (turkey manure, compost of turkey manure and ligneous wastes, sewage sludge and compost of sewage sludge) on soil microbial communities in function of agricultural managements, during a 24 months kinetic. The microbial communities were characterised in a quantitative point of view (enumeration of heterotrophic cultivable bacteria, assay of soil total, microbial carbon assay) and in a qualitative one by potential metabolic fingerprinting (Biolog) and genetic structure of soil bacterial communities (T-RFLP 16S rDNA). A transitory impact specific to the different organic products was shown. The impact of organic products on microbial biomass and on bacterial community structure seemed to depend on their rate of lignin (Van Soest) and of mineralisable carbon. The influence of the tillage and the vegetation was revealed by the evolution of bacterial community structure during the 24 months of the experiments

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Alain, Karine. "Approches culturales et moléculaires des assemblages microbiens associés aux polychètes hydrothermaux de la famille Alvinellidae." Brest, 2003. http://www.theses.fr/2003BRES2027.

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Abstract:

Cultural and molecular approaches were used to analyse the microbial assemblages associated to the deep-sea hydrothermal vent polychaete worms of the family Alvinellidae. In a first part of the work, the populations associated to three alvinellid species from the Juan de Fuca Ridge (paralvinella palmiformis, paralvinella pandorae and paralvinella sulfincola) were identified by phylogenetic analyses. A wide microbial diversity was detected, like a great number of new sequences or of sequences belonging to species previously unidentified at deep-sea hydrothermal vents. All the libraries were found to be dominated by sequences affiliated to the e-Proteobacteria. In others respects, fermentative micro-organisms belonging to the Thermococcale, the Thermotogales, the CFB and the Firmicutes were isolated. Autotrophic bacteria reducing sulphur and/or nitrates and belonging to the e-Proteobacteria or to the genus Desulfurobacterium were isolated. Three miro-organisms ,have been characterised : Caminicella sporogenes, Desulfurobacterium crinifex and Caminibacter hydrogeniphilus. In the last part of the work, ultrastructural and chemical anlyses of the atypical macrofilaments formed in culture by desulfurobacterium crinifex were performed. Finally, in situ colonisation experiments of new surfaces were performed in alvinellid habitat. The microbial cohort preceding the Alvinella spp. Settlement and the populations associated to these polychaetes were analysed using cultural and phytogenetic approaches. Thermal and chemical conditions were monitored during the colonisation process. Based on our results, it would seem that the formation of a microbial mat would be necessary to the alvinellid settlement.

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Renault, David. "Caractérisation des écosystèmes microbiens colonisant les biofiltres, les solutions nutritives et les racines de Lycopersicon esculentum en culture hors-sol." Brest, 2007. http://www.theses.fr/2007BRES2032.

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Abstract:

Ces travaux visent à évaluer l’impact écologique d'inocula bactériens dans les biofiltres en culture hors-sol de tomate. L’étude porte sur la microflore colonisant i) les biofiltres, ii) les solutions nutritives entrant et sortant des colonnes iii) et la rhizosphère des plants cultivés. Certaines souches de Pseudomonas et Bacillus, sélectionnées in vitro pour leurs propriétés de type suppressif, ont été introduites dans des biofiltres (filtre-P et -B). Leurs écosystèmes microbiens ont été comparés à ceux d’un filtre témoin (filtre-T). Chaque filtre possède un profil fonctionnel (Biolog GN2) et structural (SSCP-PCR) spécifique. Le filtre-T est colonisé à 70% par des Proteobacteria alors que les filtres-P et -B possèdent une microflore riche en Firmicutes. Le comportement trophique des communautés bactériennes au niveau des solutions nutritives évolue dans le temps vers la métabolisation de certains acides aminés et organiques. Comparés au filtre-T, les filtres-P et -B modifient davantage la structure moléculaire des solutions nutritives et réduisent leur diversité phylotypique. Les effluents du filtre-T ont une proportion accrue en Protebacteria ; ceux issus des filtres-P et -B sont enrichis en candidate division. La microflore de la rhizosphère des plants de tomate ne montre pas de grandes variations quantitatives (PCRq) au cours du temps. La rhizosphère des plants reliés au filtre amendé en bactéries ne présente qu’un nombre réduit de phylotypes en commun avec la rhizosphère des plants reliés au filtre témoin ; les phyla majoritaires sont Acrinobacteria et Bacteroidetes. L’installation progressive d’une microflore bactérienne suppressive dans la rhizosphère est suggérée
This work was carried out to investigate the consequences of bacterial inoculation of biofilters in tomato soilless culture. The study carries on microbial populations colonizing i) biofilters, ii) nutrient solutions before and after filtration and iii) rhizosphere of plants. Several strains of Pseudomonas and Bacillus, selected in vitro for several suppressive activities, were inoculated into biofilters (P- and B-filters). Their microbial ecosystems were compared with those of a control filter (C-filter). Each filter has a functional (BiologGN2) and a structural (SSCP-PCR) specific profile. The C-filter contained 70% of Proteobacteria whereas P- and B-filters were significantly colonized by Firmicutes. The metabolism of nutrient-solutions was progressively shifted towards degradation of specific amino acids and carboxylic acids. P- and B- filters change more the molecular structure of nutrient solutions than C-filter and they reduce their phylotypic diversity. When solutions were filtered on C-fllter, the proportion of Proteobacteria increased whereas the uncultured candidate phyla rose in P- and B-filters. The rhizosphere microflora of tomato plants was relatively stable (qPCR) during the whole cultural season. Roots colonizing-bacterial communities had relatively few phyla in common for te 2 cultural conditions (bacteria-amended filter and control filter); mots were mainly colonized by Actinobacteria et Bacteroidetes. The involvement of a suppressive microflora in this process is suggested

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Senouci, Samira. "Concentration des Enterovirus à partir des eaux et évaluation de la contamination microbienne du milieu hydrique au Maroc." Nancy 1, 2000. http://www.theses.fr/2000NAN12016.

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Abstract:

Thèse de doctorat en chime et microbiologie de l'eau. La recherche des Enterovirus dans le milieu hydrique pose encore de nombreux problèmes techniques notamment en ce qui concerne la concentration des virus dans des échantillons de nature différente. S'il est admis que dans les eaux usées urbaines, la concentration en virus peut être suffisamment importante pour permettre leur détection directe, en revanche, dans tous les autres types d'eaux, elle est la plupart du temps faible et il devient très difficile de réaliser une détection directe. Il est alors indispensable de procéder systématiquement à une concentration sous un faible volume des particules virales présentes dans un grand volume d'eau à analyser. En tenant compte de ces données, il est important de disposer de méthodologies appropriées permettant la détection des virus entériques dans le milieu hydrique. Notre travail comporte deux objectifs essentiels. Le premier objectif de notre travail est essentiellement technique. Il est fondé sur le fait que les virus entériques sont présents, en général, en faible quantité dans le milieu hydrique. Il est donc nécessaire, la plupart du temps, de les concentrer sous un faible volume avant de pouvoir ensuite les détecter. Dans ces conditions, la valeur d'une analyse virologique d'une eau dépend d'abord de la qualité virologique des techniques de concentration utilisées. Notre objectif est d'évaluer des techniques de concentration primaire et secondaire des Enterovirus. Trois méthodologies de concentration primaire fondées sur l'adsorption-élution sur verre (poudre de verre et laine de verre) et deux techniques de concentration secondaire fondées sur la précipitation (précipitation organique et précipitation au polyéthylène glycol 6000) seront testées comparativement sur différents types d'eau artificiellement ou naturellement contaminés, de façon à tenter de déterminer les protocoles présentant le meilleur rendement et la plus grande efficacité pour l'isolement des virus infectieux et de leur génome. Le deuxième objectif est de déterminer le niveau de contamination microbienne et en particulier virologique du milieu hydrique au Maroc. Pour ce faire, nous rechercherons des Enterovirus et des bactéries pathogènes (Salmonelles, vibrions,. . . ) dans différents types d'eaux (eaux usées , eaux d'estuaire, eaux de mer, eaux de puits). Mais, nous isolerons et quantifierons aussi les indicateurs bactériens et viraux (coliphages somatiques). Celte recherche simultanée des pathogènes et des indicateurs devrait permettre de tenter d'établir des corrélations et d'identifier les indicateurs les plus représentatifs de chaque catégorie de pathogène.

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Pascault, Noémie. "Réponse des communautés microbiennes du sol à l'apport de résidus de culture : influence des pratiques agricoles et lien avec le fonctionnement biologique du sol." Phd thesis, Université de Bourgogne, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00582567.

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Abstract:

A l'échelle de l'agro-écosystème, la productivité primaire est sous la dépendance du recyclage des matières organiques du sol (MOS) par l'action des organismes indigènes décomposeurs, qui minéralisent les composés organiques libérant ainsi les nutriments nécessaires à la croissance végétale. A une échelle plus globale, le recyclage des MOS détermine les flux de carbone entre le sol et l'atmosphère, avec des conséquences majeures sur la qualité de l'environnement et les changements globaux. Malgré le rôle central des microorganismes indigènes dans ces processus, la composante microbienne est encore mal connue et souvent considérée comme une boîte noire en termes de diversité et de fonctionnalité. Par conséquent, pour mieux comprendre et prédire l'évolution des MOS et donc les flux de carbone (C) dans les agro-écosystèmes, il est nécessaire de mieux connaitre les populations et les mécanismes microbiens impliqués dans leur dégradation et transformation. Dans ce contexte, l'objectif de cette thèse était de progresser dans la connaissance de la réponse des communautés microbiennes telluriques à l'apport de résidus de culture. Cette réponse des communautés microbiennes a été abordée en termes de (i) succession des populations impliquées dans les processus de dégradation de ces MOF (matières organiques fraîches), (ii) lien avec leur fonction de dégradation et répercussion sur la dynamique des matières organiques, et (iii) rôle dans les processus de stockage/déstockage du carbone via les processus de " priming effect ". Différents paramètres pouvant moduler la dégradation des résidus et la dynamique des communautés ont été pris en compte : modalité d'apport des résidus (pratiques culturales), qualité biochimique des résidus (différentes espèces végétales), et température. La stratégie globale de recherche développée repose sur des expérimentations de terrain et au laboratoire impliquant différentes échelles spatiales (du microcosme de sol à la parcelle agronomique) et temporelles (du temps de génération microbien aux cycles culturaux). La réponse des communautés microbiennes à l'apport de résidus a été évaluée par l'utilisation de méthodes moléculaires permettant de caractériser sans a priori la diversité des microorganismes du sol (empreintes moléculaires, clonage/séquençage, séquençage haut débit). En parallèle, un suivi quantitatif et qualitatif de la matière organique du sol, par des méthodes de biochimie ou de spectroscopie, a été réalisé afin d'établir le lien entre la dynamique des communautés microbiennes et le devenir de la matière organique dans le sol. Les deux premiers chapitres du manuscrit portent sur des expérimentations réalisées au terrain (conditions naturelles) afin d'évaluer l'influence de la localisation des résidus (résidus de blé incorporés vs. laissés en surface ; site expérimentale INRA Mons) d'une part et d'autre part de la qualité biochimique des résidus (résidus de blé, colza et luzerne incorporés, site expérimentale INRA Epoisses) sur la dynamique des communautés microbiennes du sol. Les résultats obtenus mettent en évidence une forte influence de la localisation comme de la qualité biochimique des résidus sur les successions de populations microbiennes induites suite à l'apport. Des populations/groupes microbiens stimulés spécifiquement dans chaque modalité ont été identifiés. Les résultats de diversité ont été mis en regard des dynamiques de décomposition des résidus, afin de faire le lien entre les successions de populations et l'évolution des ressources trophiques. La troisième partie du travail correspond à une expérimentation en conditions contrôlées (microcosmes de sol) nous permettant de coupler des outils moléculaires et isotopiques (ADN-SIP) pour cibler spécifiquement les populations microbiennes activement impliquées dans la dégradation des résidus de culture - etc

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Amiri, Khouira Boukhoudmi. "Étude génétique de populations naturelles du Baculovirus de polyédroses nucléaires du Lépidoptère-Noctuidae Spodoptera littoralis (Boisduval)." Montpellier 2, 1987. http://www.theses.fr/1987MON20027.

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Rezgui, Cyrine. "Etude du potentiel d'introduction de la culture du pois d'hiver dans les successions culturales en Normandie : conséquences sur les communautés microbiennes du sol et les flux d'azote Impacts of the winter pea crop (instead of rapeseed) on soil microbial communities, nitrogen balance and wheat yield Quantification et analyse des exsudats racinaires de pois, de blé et de colza : mise au point d’une méthodologie de collecte des exsudats racinaires N rhizodeposition quantification and root exudates characterization of pea (Pisum Sativum L.), rapeseed (Brassica napus L.) and wheat (Triticum aestivum L.) under controlled conditions Linking soil microbial community to C and N dynamics during crop residues decomposition." Thesis, Normandie, 2020. http://www.theses.fr/2020NORMR047.

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Abstract:

La transition agroécologique vise la triple performance agronomique, écologique et sociétale des exploitations agricoles. Un certain nombre de pratiques agricoles permet d’envisager la construction et le développement de systèmes de culture répondant à ces contraintes. Les légumineuses, par leur capacité à fixer l’azote atmosphérique, sont une alternative intéressante aux intrants azotés. Outre l’absence de fertilisation lors de leur culture, elles fournissent de l’azote à la culture suivante. Il existe cependant un manque de références sur certaines légumineuses à graines et notamment la culture du pois d’hiver. En effet, si des données acquises dans différentes régions françaises sont disponibles, aucune référence n’a été publiée pour la Normandie où la culture du pois d’hiver connaît un récent regain d’intérêt. Cette thèse propose d’évaluer, sur une période de deux ans, l’effet du remplacement du colza par le pois d’hiver en tête de rotation en réalisant une analyse comparative de ces deux successions (pois d’hiver-blé et colza-blé). L’objectif était d’évaluer l’effet de ce changement de tête de rotation (pois d’hiver vs colza) sur l’état biologique du sol et les flux d’azote à différentes échelles spatiotemporelles. Les résultats ont révélé une forte variabilité spatio-temporelle dans la réponse des communautés microbiennes du sol, et mis en évidence l’importance du contexte pédoclimatique dans le déterminisme de l’abondance et de l’activité des communautés microbiennes du sol. Ils ont montré par ailleurs, l’effet positif du pois d’hiver sur la disponibilité de l’azote minéral au cours du cycle cultural et pour les cultures suivantes, ici le blé puis l’orge. Les apports d’azote minéral dans le sol lié à la contribution des parties racinaires via la rhizodéposition et à la dégradation des résidus de culture après récolte ont été évalués au cours de ce travail de thèse. En effet, si la rhizodéposition s’est révélée plus importante sous pois d’hiver, elle n’a pas eu d’impact significatif sur les communautés microbiennes rhizosphériques. Contrairement à ces observations, la dégradation des résidus de culture a significativement modifié la composition des communautés bactériennes en lien avec leur composition biochimique initiale. La succession culturale incluant le pois a enrichi le sol en azote minéral mais des risques de perte d’azote par lixiviation de l’ordre de 23 kg N. ha-1 ont été estimés. Ces constats soulignent l’importance d’adapter la conduite des systèmes de culture incluant le pois d’hiver, en limitant les pertes d’azote par lixiviation et en maximisant son utilisation par les cultures suivantes. Les résultats de ces travaux ont confirmé la diminution des quantités d’engrais azoté utilisées dans la succession contenant le pois, sans préjudice de productivité, ni pour le pois, ni pour la culture suivante, ici, le blé. Finalement, introduire le pois d’hiver dans la rotation de culture en région Normandie, semble permettre de répondre à la problématique d’augmentation du coût des intrants, et aux enjeux de transition agroécologique et d’autonomie protéique régionale
The agroecological transition targets triple agronomic, ecological, and societal performance of farms. Some new agricultural practices had emerged to develop a new cropping system to respond to these constraints. Legumes constitute an interesting alternative. Indeed, legumes are advantageous for soils due to their symbiotic relationship with nitrogen-fixing bacteria. The presence of compatible rhizobia combined to nitrogen-limited conditions promotes symbiosis which is the most efficient way for legumes to acquire more nitrogen. Compared with non-nodulated plants, symbiosis provides a competitive advantage by increasing soil nitrogen pool. However, some grain legumes, notably winter pea, are rarely studied, especially in the Normandy region where no reference has been published for this crop. The objective of this study is to compare two crop successions for a period of two years (winter pea-wheat and rapeseed-wheat), in order to assess the effect of replacing rapeseed by winter pea at the head of the rotation .We evaluated the effect of these two crops (winter pea vs rapeseed) on the biological state of the soil and nitrogen fluxes at different spatio-temporal scales. The results showed a significant spatio-temporal effect on the response of soil microbial communities and highlighted the importance of the pedoclimatic context in determining the abundance and activity of soil microbial communities. A positive effect of winter pea has been demonstrated on the availability of mineral nitrogen during the crop cycle and for following crops (wheat and barley). The supply of nitrogen to the soil is linked to the rhizodeposition of nitrogen via plants roots and the degradation of crop residues after harvest. Our results showed that winter pea exhibited the greatest amount of nitrogen rhizodeposition. However, rhizodeposition did not have a significant impact on rhizospheric microbial communities. Contrary to these observations, the degradation of crop residues significantly modified the composition of bacterial communities linked to their initial biochemical composition. Crop succession including winter pea enriched the soil with mineral nitrogen but simulation with STICS software revealed a nitrogen leaching around of 23 kg N. ha-1 during the cropping cycle. These findings underline the importance of adapting an adequate crop management system, including winter pea, to limit nitrogen losses. The results showed also that wheat yields after winter pea without the use of nitrogen fertilizers were equivalent to those obtained after rapeseed. However, rapeseed required significant nitrogen fertilization. Including winter pea in crop rotation in Normandy region may be a key to enhance productivity, to respond to the challenges of agroecological transition, regional protein autonomy, and to reduce environmental and economic costs, by reducing notably, the costs of fertilizers production and uses

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Urien, Charlotte. "Diversité des espèces de levures dans des levains naturels français produits à partir de farine issue de l'Agriculture Biologique : une étude pilote pour analyser les pratiques boulangères et les patterns des communautés microbiennes." Thesis, Paris 11, 2015. http://www.theses.fr/2015PA112007/document.

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Abstract:

Les microorganismes sont essentiels au maintien et au fonctionnement des écosystèmes. Dans certains produits alimentaires, la communauté microbienne, composée principalement de levures et de bactéries lactiques, fermente les sucres, affecte positivement les qualités organoleptiques du produit et augmente sa durée de conservation. C’est le cas du levain de panification. Cette thèse visait principalement à décrire les patterns de diversité des levures de levains français produits à partir de farine issue de l’agriculture biologique et à conserver une partie de cette diversité. Grâce à des méthodes d’analyses culturales et non culturales de la diversité des levures, nous avons mis en évidence une diversité spécifique caractéristique de chaque levain étudié. Nous avons aussi montré la dominance du genre Kazachstania et la convergence des souches isolées de levain pour la capacité à consommer du raffinose et du saccharose. Bien que la densité et la composition en espèces varient entre deux levains, aucune structuration spatiale de la diversité n’a été mise en évidence. Les pratiques de panification et leurs effets sur la diversité des communautés microbiennes ont également été analysés. Deux typologies de pratiques de panification (plutôt « intensives » et plutôt « extensives »), affectant l’espèce dominante des populations de levures, ont été révélées
Microorganisms are essential for the maintenance and functioning of the ecosystems. In some food products, microbial community, mainly composed by yeasts and lacid actic bacteria which ferment sugars, positively affects organoleptic qualities and shelf life of the product. It is the case of bread sourdough. This PhD aimed at describing yeast diversity patterns of organic French bread sourdoughs and conserving a part of this diversity. Using cultural-Based and non-Cultural based analyses of yeast diversity, we highlighted a unique specific diversity of each sourdough. We also shown the predominance of Kazachstania genus and a convergence of sourdoughs’ yeasts isolates for the ability to consume raffinose and sucrose. Although density and species composition varied between sourdoughs, no spatial pattern was highlighted. Bread-Making practices and their effects on microbial communities’ diversity were also analyzed. Two bread-Making practice typologies (quite « intensive » and quite « extensive »), affecting dominant yeast species were also revealed

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Gardin, Bouhioui Hélène. "Biodégradation du 2, 4, 6-trichlorophénol, en culture continue, par des populations microbiennes mixtes anaérobies et aérobies, co-immobilisées en billes de gel (-carraghénane/gélatine)." Compiègne, 1997. http://www.theses.fr/1997COMP1009.

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Abstract:

La dégradation en culture continue d'un effluent charge en 2, 4, 6-trichlorophénol (2, 4, 6-TCP) est obtenue par association de populations microbiennes mixtes aérobies et anaérobies. La biomasse anaérobie sous forme de granules est issue d'un réacteur de type UASB cultivé sur glucose, acétate et propionate. Elle est mélangée à une suspension microbienne anaérobie sélectionnée sur un mélange de composés phénols, avant d'être cultivée pendant 445 jours, en présence de 2, 4, 6-TCP (de 5 a 55 mg/l d). Dans ces conditions, le 2, 4, 6-TCP est complètement réduit en 2, 4-DCP puis en 4-CP. Mais ce dernier composé n'est pas totalement dégradé par les populations anaérobies et il persiste dans l'effluent. La co-immobilisation en billes de gel de cette population anaérobie avec une population aérobie selectionnée, permet d'éviter ce problème de relargage d'intermédiaires chlorophénoles. La minéralisation complète du xénobiotique en culture continue est obtenue par une gestion rigoureuse d'un réacteur faiblement aéré : aération contrôlée entre 30 et 40 l/d (soit 1,5 a 2 VVH), valeur du PH stabilisée entre 7,5 et 8,5, présence de K#+ (30 mmol/l) dans le milieu de culture, température égale à 35°C. Les billes réunissant les deux populations forme un lit tassé au fond du réacteur. Le gel mixte -carraghénane (2%) et gélatine (2%), défini pour permettre le transfert des substrats et l'évacuation des biogaz produits, assure le rapprochement spatial des microorganismes en culture continue pendant 60 jours. Au delà de cette période de temps, la structure gélifiée se désagrège mais les activités dégradatrices des deux populations sont maintenues. Le 2, 4, 6-TCP est minéralisé en totalité pour une alimentation testée jusqu'a 100 mg/l d.

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Chartrel, Valentine. "Fonctionnalisation d’une matrice végétale à base de pois protéagineux (Pisum sativum) par voie microbienne." Electronic Thesis or Diss., université Paris-Saclay, 2020. http://www.theses.fr/2020UPASB029.

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Abstract:

ROQUETTE transforme et valorise le pois (Pisum sativum) pour produire des protéines, des fibres et des amidons. Au cours du procédé, diffé-rentes fractions secondaires sont générées dont le soluble de pois, désigné LAB 4960 après atomisation. Ce coproduit riche en fibres est inapte pour la nutrition humaine car il peut causer des désordres diges-tifs, engendrés par la forte teneur en α-GOS, des α-galacto-oligosaccharides formés de 1 à 3 unités de galactose liées par des liaisons α-(1-6). Parmi les α-GOS, on retrouve le raffinose, le stachyose et le verbascose qui sont non digérés par l’homme mais fermentés par le microbiote intestinal. L’objectif de ce projet de thèse est donc de ré-duire la teneur en α-GOS du LAB 4960 par voie microbienne afin d’en améliorer sa digestibilité. Pour atteindre cet objectif, une stratégie a été mise en place en deux temps. Dans une première partie, une collec-tion microbienne très diverse en termes d’espèce et d’origine (végétale vs animale) a été constituée à partir de graines de pois avec la caracté-risation de la diversité microbienne du pois de différents terroirs et à partir des collections internes de l’INRAE et de la société ROQUETTE. Dans une deuxième partie, la collection a été testée pour son aptitude à hydrolyser les α-GOS du LAB 4960. Le criblage de souches a été réparti sur trois phases, impliquant différents critères de sélection. La phase 1 a permis de sélectionner les souches capables de croître sur le LAB 4960 gélosé dans deux conditions d’oxygénation (aérobie et anaérobie) et de pH (acide et neutre). La phase 2 a permis d’identifier les sucres par Chromatographie sur Couche Mince après 72 h de culture sur le LAB 4960 liquide. Les souches ayant réduit les α-GOS ont été retenues en phase 3 pour le dosage des sucres par Chromatographie liquide haute performance couplée à la spectrométrie de masse. Dans la première partie, l’étude par métagénétique de la diversité de la surface de pois de différents terroirs après trempage, a montré une forte dominance d’espèces bactériennes appartenant aux Proteobacteria (57%) et Firmicutes (28%) et d’espèces fongiques appartenant aux Ascomyco-ta (89%) et Basidiomycota (11%). La structure de la communauté épiphyte associée à la graine de pois a été fortement impactée par son origine (coopératives et pays). A partir du jus de trempage des graines de pois, 102 souches ont été isolées et assignées à 52 es-pèces. Les 52 souches du pois représentatives de chaque espèce identifiée ont été ajoutées aux 157 souches représentatives de 82 espèces microbiennes des collections internes. Dans la seconde partie, le criblage de la collection a montré que 89% des souches testées ont pu croître sur le LAB 4960 gélosé. A peu près 20% des souches ont dégradé uniquement le saccharose. L’apparition des sucres mélibiose, manninotriose et manninotétraose traduisant une défructosylation a suggéré que 19% de souches ont hydrolysé les α-GOS via une β-fructosyltransférase dont 4% provenaient du pois. Enfin, 4% des souches ont hydrolysé les α-GOS via une α-galactosidase dont 1% provenait de pois. Sur les 49 (23%) souches hydrolysant les α-GOS, deux souches se sont démarquées par leur forte activité hydrolytique : Candida pseudoglaebosa CBS 6715T et Serratia liquefaciens GBM09. Une étude sur milieu minimum, milieu LAB 4960 et en bioréacteur sur LAB 4960 de concentrations diffé-rentes a montré que, dans des conditions optimales de croissance, la bactérie GBM09 est capable d’hydrolyser les α-GOS par ordre de degré de polymérisation croissant à pH neutre et à 20°C alors que la levure CBS 6715T hydrolyse l’ensemble des α-GOS simultanément à pH acide et à 28°C. Ces essais préliminaires ont permis de valider une première preuve de concept d’un aliment fonctionnel fermenté et laissent espérer favorablement leur développement à l’échelle industrielle en ouvrant la voie à de nombreuses innovations
ROQUETTE transforms and valorizes peas (Pisum sativum) to produce proteins, fibers and starches. During this process, various secondary fractions are generated, including the pea soluble, designated LAB 4960 after atomization. This fiber-rich co-product is unfit for human consumption in its current form as it can cause digestive disorders, caused by the high content of α-GOS, α-galactooligosaccharides formed from 1 to 3 galactose units linked by α-(1-6) bonds. Among the α-GOS are raffinose, stachyose and verbascose which are not digested by humans, but fermented by the intestinal microbiota. The aim of this thesis project is therefore to reduce the α-GOS content of LAB 4960 by microbial fermentation in order to improve its digestibility. To achieve this objective, a twofold strategy has been implemented. In a first part, a microbial collection that is very diverse in terms of species and ori-gins (plant vs. animal) was built up from pea seeds with the characteri-zation of the microbial diversity of peas from different terroirs and from the private collections of the INRAE Laboratory and the ROQUETTE Company. In a second part, the constituted collection was tested for its ability to hydrolyze the α-GOS from LAB 4960. The screening of the strains was split into three steps, involving different selection criteria. Step 1 allowed the selection of strains capable of growing on LAB 4960 agar under two conditions of oxygenation (aerobic and anaerobic) and pH (acidic and neutral). Step 2 allowed the identification of sugars by Thin-layer chromatography after 72 hours of culture on the liquid LAB 4960. The strains that reduced the α-GOS were selected in step 3 for the quantification of sugars by High performance liquid chromatog-raphy coupled to mass spectrometry. In the first part, the metagenetic study of pea surface diversity according to different terroirs after soak-ing, showed a strong dominance of bacterial species belonging to Proteobacteria (57%) and Firmicutes (28%) and fungal species be-longing to Ascomycota (89%) and Basidiomycota (11%). The structure of the epiphytic community associated with the pea seed was strong-ly influenced by its origin (storage cooperatives and countries). From the pea seed soaking juice, 102 strains were isolated and assigned to 52 species. The 52 pea strains representative of each identified spe-cies were added to the 157 strains representative of 82 microbial species in the internal collections. Screening of the collection showed that 89% of the strains tested were capable of growing on LAB 4960 agar. About 20% of the strains degraded only sucrose. The occurrence of sugars as melibiose, manninotriose and manninotetraose, known to be the product of defructosylation, suggested that 19% of the strains hydrolyzed α-GOS by a β-fructosyltransferase of which 4% came from peas. Finally, 4% of the strains hydrolyzed α-GOS by an α-galactosidase, of which 1% came from peas. Among the 23% strains hydrolyzing α-GOS, two strains stood out for their strong hydrolytic activity: Candida pseudoglaebosa CBS 6715T and Serratia liquefa-ciens GBM09. A study on minimum medium, LAB 4960 medium and in a bioreactor on LAB 4960 of different concentrations showed that, under optimal growth conditions, the GBM09 bacterium is capable of hydrolyzing the α-GOS in increasing order of degree of polymeriza-tion at neutral pH and at 20°C whereas the yeast CBS 6715T hydro-lyzes all the α-GOS simultaneously at acid pH and at 28°C.These preliminary trials have made it possible to validate a proof of con-cept for a fermented functional food and hold out promise of their development on an industrial scale, paving the way for many innova-tions

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Carlotti, Arnaud. "Interaction "Candida kefir LY496 - levures autochtones" au cours de la production de biomasse de levure à partir de lactosérums bruts : sélection et optimisation d'une culture mixte." Lyon 1, 1990. http://www.theses.fr/1990LYO10175.

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Abstract:

Pour epurer et valoriser le lactoserum doux brut (non deproteine, non pasteurise), un procede de production de proteines de levure par culture de candida kefir ly496 avait ete mis au point. L'application de ce procede aux trois principales categories de lactoserums (lactoserum doux, lactoserum acide et permeat) bruts, a ete etudiee. Les interactions eventuelles (effet killer, nutritionnelles) entre la souche utilisee (c. Kefir ly496) et les levures autochtones presentes dans ces substrats et prealablement identifiees, ont ete recherchees. Seules les souches de l'espece candida valida ont ete retrouvees associees a candida kefir ly496. Une interaction de type commensal entre les deux especes, ayant pour mediateur l'ethanol a ete envisage et optimise. Cette culture mixte a permis, en batch (fermenteur 6 litres), un gain de productivite de 20%. En culture continue, a un taux de dilution de 0,20 h-l a 35#oc et ph 3,5 les performances se sont revelees stables, le lactose est alors totalement consomme et il ne substite pas d'ethanol dosable dans le milieu. La productivite est comprise entre 3,8+/ 0,4 kg. M-3 selon les substrats. Les rapports de population entre les deux especes c. Kefir et c. Valida sont stables; ils se situent respectivement a 60-40% sur lactoserum doux et permeat et a 40-60% sur lactoserum acide. La recuperation de la biomasse (ultrafiltration tangentille), sa composition (elementaire, teneurs en proteines et acides nucleiques, aninogramme) ainsi que son innocuite ont ete etudiees. Cette culture mixte du fait de ses caracteristiques biologiques et biochimiques, presente un interet majeur pour la production de proteines levures a partir des lactoserums bruts et des permeats laitiers

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Perron, Béatrice. "Impact de la nutrition azotée sur l'activité microbienne du milieu de culture et sur la qualité de la tomate et du concombre biologiques de serre." Master's thesis, Université Laval, 2018. http://hdl.handle.net/20.500.11794/31390.

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Abstract:

Les consommateurs cherchent de plus en plus à intégrer à leur diète des aliments nutritifs et produits en respectant l’environnement. C'est pourquoi les pratiques agricoles durables comme l’agriculture biologique sont en expansion. L'utilisation d'azote organique en fertilisation biologique y représente une distinction fondamentale, puisqu'il est généralement minéralisé avant d'être assimilé par la plante. Puisque le type de fertilisant influence la dynamique plante-sol-microorganismes, l'objectif de cette étude était d'évaluer l'effet de la source et de la dose d'azote sur l'activité du milieu de culture, la performance agronomique et la qualité des fruits produits pour deux cultures biologiques en serre. Deux expériences factorielles en blocs complets aléatoires ont été réalisées en serre. Pour la culture de concombre, le dispositif comprenait trois sources (organique, mixte et inorganique) et trois doses (50 %, 75 % et 100 %) d'azote ainsi qu’un traitement témoin ne recevant aucun apport azoté, et ce, en trois répétitions. Le dispositif de la culture de tomate comprenait deux sources (organique et inorganique) et trois doses (50 %, 100 % et 150 %) d'azote, et ce, en six répétitions. La croissance des plantes, les rendements et dix paramètres de qualité des fruits ont été suivis. Pour la culture de tomate, l'activité microbienne, la respiration du milieu de culture, la biomasse de vers de terre ainsi que la composition et l'abondance microbienne ont été mesurées. Les traitements issus d'une fertilisation organique normale (dose de 100 %) ont présenté une augmentation significative de l'activité biologique du milieu de culture. Ces derniers ont montré une augmentation de 88 % de la respiration du sol, de 42 % de l'activité enzymatique microbienne, de 238 % de l'abondance en champignons et de 31 % de l'abondance en bactéries par rapport aux traitements issus d'une fertilisation inorganique à dose normale (100 %). Aucune différence significative n'a été observée au niveau de la croissance, des rendements et de la qualité des fruits. Cette étude renforce l'hypothèse selon laquelle la qualité nutritionnelle des fruits produits biologiquement ne serait pas différente de celle des fruits produits conventionnellement, lorsque les plantes sont soumises aux mêmes conditions de culture. De plus, l'utilisation d'azote sous forme organique pourrait présenter un avantage, puisque cela stimule l'activité biologique du milieu de culture.

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Recous, Sylvie. "Dynamique de l'azote en sol cultivé : organisation microbienne des formes ammoniacale et nitrique, conséquences sur l'utilisation de l'azote des engrais par une culture de blé." Lyon 1, 1988. http://www.theses.fr/1988LYO10049.

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Abstract:

Apres des apports d'azote is en plein champ, la dynamique des transformations de l'azote dans le sol est suivie et particulierement l'organisation microbienne de l'azote mineral. Les facteurs de variation testes sont la forme d'apport, la date d'apport et la situation pedo-climatique. Des etudes en conditions controlees (incubations de sol nu et cultures pures de microorganismes isoles du sol) permettent d'expliquer l'organisation preferentielle de l'ammonium par rapport au nitrate

Dissertations / Theses on the topic 'Cultures microbiennes'

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