Ingénierie d’un procédé de culture de microbiote basé sur un système émulsionné inverse
Développement d’un système de co-culture microbienne basé sur la ségrégation de microorganismes pour limiter les effets indésirables de la compétition microbienne.
Abondement 2020
Le besoin initial
Les découvertes récentes sur les communautés microbiennes, ou « microbiotes », ont révélé un potentiel biotechnologique considérable. Or, 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. Cette interaction conduit à l’exclusion des microorganismes les moins compétitifs ainsi qu’à la réduction indésirable de la biodiversité au sein du réacteur de culture.
L’objectif du projet est de développer et de déterminer la performance d’un procédé excluant la compétition microbienne pour la culture de microbiote.
Le verrou à lever
Le concept du procédé développé au cours de ce projet repose sur la levée de la compétition par micro-confinement des microorganismes dans le réacteur. Ce micro-confinement sera obtenu par la dispersion de gouttelettes de milieu de culture dans une phase lipidique continue au cours d’un processus d’émulsification. Les microorganismes seront répartis aléatoirement au sein de cette émulsion dans des conditions d’ensemencement permettant de les isoler au sein de ces gouttelettes. Ainsi isolés, les microorganismes pourront être cultivés dans des conditions exemptes de compétition.
Les moyens R&D mis en oeuvre
L’ensemble des tâches a fait appel au travail d’un doctorant à plein temps mais a également mobilisé les compétences présentes au Laboratoire d’Ingénierie des Biomolécules (LIBio), au Laboratoire Réactions et Génies des Procédés (LRGP) ainsi qu’à l’Institut Elie Cartan de Lorraine (IECL). L’imagerie du système de culture développé a fait également appel à la participation de la plateforme de l’UMS IBSLor pour des prestations de Microscopie Confocale à Balayage Laser.
L’étude de l’effet de différentes méthodes de culture sur la biodiversité des microbiotes cultivées a nécessité le recours à des prestations de séquençage d’amplicons.
L’étude de la fonctionnalité des communautés obtenues pour des applications de fermentation et de bioprotection pour l’industrie laitière a fait appel à du criblage à haut débit à l’aide d’un robot.
Les perspectives de partenariats
Les travaux ont montré que ce système de culture permet de lever la compétition en co-culture. La culture en émulsion permet d’obtenir un consortium bactérien synthétique plus diversifié que la culture classique. La culture de microbiotes d’origines diverses a montré l’apport de ce système pour l’enrichissement de bactéries autrement exclues par compétition et pour la production de microbiotes présentant des structures nouvelles.
Cette technologie ouvrirait d’importantes perspectives d’innovation pour l’industrie des ferments via la valorisation de microbiotes.
