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Laboratoire de Biotechnologie de l'Environnement

Lucile Chatellard soutiendra sa thèse de doctorat le vendredi 18 novembre 2016

Lieu et heure :

IUT GCGP de Narbonne, 9h30.

Titre des travaux :

Production de bio-hydrogène par fermentation sombre de résidus lignocellulosiques: liens entre structure du substrat et communautés bactériennes fermentaires

Ecole doctorale :

Ecole doctorale GAIA, APAB - Agroressources, Procédés, Aliments, Bioproduits

Composition du jury

  • Mr. Patrick DABERT Rapporteur, Directeur de Recherche, Irstea Rennes

  • Mr Pierre FONTANILLE Rapporteur, Maître de Conférence, Polytech’ Clermont-Ferrand

  • Mme Carole MOLINA-JOUVE Examinateur, Professeur, INSA Toulouse

  • Mr Éric DUBREUCQ Examinateur, Professeur, Montpellier SupAgro

  • Mme Hélène CARRÈRE Directrice, Directrice de Recherche, LBE – INRA Narbonne

  • Mr Éric TRABLY Encadrant, Ingénieur de Recherche, LBE – INRA Narbonne

Résumé des travaux

La fermentation sombre est un procédé biologique naturel qui permet de produire de l’énergie sous forme de dihydrogène (H2) tout en dégradant des déchets organiques et notamment les résidus agricoles, majoritairement composés de lignocellulose. Ce procédé repose sur l’activité conjointe de microorganismes fermentaires qui, grâce à leur fonctionnement en écosystème,  possèdent un potentiel enzymatique performant à la fois pour dégrader des substrats complexes, tels que la biomasse lignocellulosique et produire de l’hydrogène. Cependant, la présence de bactéries non productrices ou consommatrices d’H2 entraine des fluctuations de production. Cette thèse a pour objectif d’apporter des éléments de compréhension des mécanismes de sélection des bactéries fermentaires au cours du procédé de fermentation sombre, en relation avec le type de substrat utilisé et les voies métaboliques empruntées. Les expériences menées en réacteurs batch  ont permis de mettre en évidence que la structure initiale de la communauté microbienne et la composition du substrat, type de sucre et degré de polymérisation, ont toutes deux une importance capitale dans le déroulement de la fermentation et les quantités d’H2 produites. Les inocula riches en bactéries du genre Clostridium et Enterobacter seront plus aptes à produire l’H2 que ceux dont la proportion en bactéries affiliées aux familles Bacillaceae and Paenibacillaceae est plus importante. Les résultats démontrent également que sur substrat complexe, des bactéries hydrolytiques de type Ruminococcaceae et Lachnospiraceae sont préférentiellement sélectionnées. L’utilisation d’un procédé fed-batch sur ce type de substrat a permis d’augmenter les temps de culture et ainsi d’enrichir le milieu en ces bactéries hydrolytiques, même en présence d’une forte abondance relative initiale de bactéries de la famille des Enterobacteriaceae. Cette thèse apporte de nouvelles informations sur la dynamique des communautés bactériennes au sein des procédés fermentaires et ouvre ainsi de nouvelles perspectives sur le management des cultures mixtes en vue de produire de l’hydrogène vert et renouvelable.