Modélisation et étude expérimentale du comportement de Saccharomyces cerevisiae (boulardii) lors de l'extrapolation du procédé à des bioréacteurs de volume industriel

L’extrapolation de la production d’un microorganisme est un problème complexe qui prend en compte de nombreux paramètres. En effet, les paramètres opératoires induisent des conditions environnementales qui peuvent être dommageables pour les cellules se développant dans le réacteur. Il est donc important de prendre en compte le côté génie chimique pour comprendre quelles sont les conditions hydrodynamiques présentes dans le réacteur et ensuite s’attacher à étudier la réponse des cellules vis-à-vis de ces conditions. Ce travail se place dans le cas particulier de la production de biomasse de Saccharomyces cerevisiae (boulardii). Dans ce cas, le point critique est l’ajout de la solution concentrée de substrat dans le réacteur. L’utilisation de réacteurs scale-down a permis d’étudier différents cas de conditions hydrodynamiques défavorables, ainsi que leurs impacts sur différents paramètres. Dans un premier temps, l’étude des paramètres ségrégés (concentration en biomasse, en co-produits…) a montré, notamment, une diminution du rendement et une augmentation de la concentration en éthanol. Ensuite, l’étude s’est placée au niveau cellulaire avec l’utilisation de souches exprimant une protéine recombinante fluorescente et de marqueurs cellulaires fluorescents, couplée à la cytométrie en flux. Ces techniques ont permis de mettre en évidence la présence de différentes sous-populations cellulaires, ainsi que l’apparition du phénomène de résistance cellulaire aux stress lors de la production en réacteurs scale-down. L’importance du choix de la méthode de traitement des données cytométriques a également été débattue. Ce travail a abordé différents domaines pour tenter de mieux comprendre la réponse cellulaire aux fluctuations des conditions environnementales ressenties par Saccharomyces cerevisiae (boulardii) lors de productions en réacteurs mimant les conditions hydrodynamiques des réacteurs de grands volumes.