Identification de facteurs opératoires influents en vue d'une production microbienne optimale de torularhodine et de sa fonctionnalisation enzymatique, à partir d'études cinétiques, Identification of major operating factors for an optimal torularhodin production by yeast and its enzymatic modifying based on kinetic studies

Ligia Alves Da Costa Cardoso

Description

Sous la direction de Ivan Marc, Isabelle Chevalot
Thèse soutenue le 14 novembre 2008: INPL
Ce travail a eu pour objectif de déterminer les conditions optimales de production d’un caroténoïde original, la torularhodine, par Sporobolomyces ruberrimus, cultivée en réacteur discontinu. Cette souche est capable d’utiliser le glycérol technique comme source de carbone et d’énergie pour sa croissance et pour la production de caroténoïdes. D’abord, il s’est agi d’identifier les facteurs opératoires majeurs qui sont susceptibles d’avoir une influence sur la production de la torularhodine, au travers d’une étude préliminaire. L’identification expérimentale de ces facteurs d’action - la température, le taux d’oxygène dissous et la supplémentation en acide oléique - a été validée statistiquement, à des degrés divers, avant d’engager une étape d’optimisation par la construction d’un plan d’expériences multicritère. Celui-ci a conduit à l’établissement de modèles polynômiaux du second degré pour représenter l’effet conjugué des facteurs retenus et permettre la prédiction des valeurs de µmax et de concentration de torularhodine rapportée à la biomasse. Cette étude a alors été consacrée à un essai de fonctionnalisation de la torularhodine, à partir de sa fonction carboxylique, en vue de la stabilisation de la molécule dont l’activité antioxydante est élevée. L’acylation enzymatique de la lysine par la torularhodine a été envisagée. Les conditions d’acylation par la lipase B de C. antarctica ont été déterminées avec un caroténoïde modèle, la bixine. Le produit dérivé obtenu après transacylation a été purifié et a montré une activité antiradicalaire supérieure à celle de la bixine. Ces résultats permettent d’envisager la synthèse de peptides acylés avec ce type de caroténoïdes
-Torularhodine
-Glycérol technique
-Sporobolomyces ruberrimus
-Caroténoïdes
-Bioréacteur discontinu
-Acide oléique
-Plan d’expériences multicritère
-Acylation enzymatique
-Novozym
-Bixine
-Lysine
-Multiobjective optimization
The aim of this work was to determine the optimum of an original carotenoid, the torularhodin, produced by Sporobolomyces ruberrimus, in batch culture. A very interesting characteristic of this strain is its ability to consume raw glycerol as a carbon and energy source for microbial growth and carotenoid production. In the fist part of this study, the identification of operating parameters that have an influence on the optimum torularhodin production, was achieved. Experimental assays reinforced by a statistical study allowed to identify temperature, dissolved oxygen pressure and oleic acid supplementation, as the major parameters of influence, and then the integration of these data was performed for the construction of a multiobjective optimization based on a multicriteria experimental design. The establishment of a mathematical model of a second degree polynomial type was developed for the prediction of the values of µmax and of the torularhodin concentration reported to biomass. In the last part, considering that torularhodin has an important antioxidant property and it exhibits a free carboxyl acid function which can be used as acyl agent, a study of its structure modifying by an enzymatic way as a stabilization pattern was started. The experimental conditions of lysine acylation by the lipase B of Candida antarctica were determined using a model carotenoid, the bixin. The resulting product of the synthesis of bixin derivative was purified and showed an antiradical activity of 2.5 times higher than that of bixin. This result showed the ability of the acylation reaction of peptides with this kind of carotenoids
-Torularhodin
-Novozym
-Bixin
-Raw glycerol
-Carotenoids
-Sporobolomyces ruberrimus
-Batch bioreactor
-Oleic acid
-Enzymatic acylation
-Lysine
Source: http://www.theses.fr/2008INPL082N/document

Sujets

• Caroténoïde
• Acide oléique

Informations

• Publié par: Thesee
• Nombre de lectures: 141
• Langue: Français
• Poids de l'ouvrage: 2 Mo

Extrait

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http://www.culture.gouv.fr/culture/infos-pratiques/droits/protection.htm
INSTITUT NATIONAL POLYTECHNIQUE DE LORRAINE
École Nationale Supérieure d’Agronomie et des Industries Alimentaires
Laboratoire des Sciences du Génie Chimique
IDENTIFICATION DE FACTEURS OPÉRATOIRES INFLUENTS EN VUE
D’UNE PRODUCTION MICROBIENNE OPTIMALE DE
TORULARHODINE ET DE SA FONCTIONNALISATION ENZYMATIQUE,
À PARTIR D’ÉTUDES CINÉTIQUES
Thèse
Présentée devant
l’Institut National Polytechnique de Lorraine
pour obtenir le grade de
Docteur de l’I.N.P.L.
École doctorale : Sciences et Ingénierie des Ressources, Procédés, Produits, Environnement
Discipline : Procédés Biotechnologiques et Alimentaires
Soutenue publiquement par
Ligia Alves Da Costa Cardoso
le 14 novembre 2008 devant la commission d’examen
Rapporteurs :
Mme Fabienne Guérard, professeur Université de Bretagne Occidentale
M. Stéphane Guillouet, maître de conférences I.N.S.A. – Université de Toulouse
Examinateurs :
M. Séraphim Papanikolaou, maître de conférences Université Agronomique d’Athènes
Mme Annie Marc, directeur de recherche au C.N.R.S Nancy université
Directeur de thèse :
Ivan Marc, directeur de recherche au C.N.R.S Nancy université

Co-directeur de thèse :
Mme Isabelle Chevalot, maître de conférences Nancy université

Invité :
M. Frantz Fournier, maître de conférences Nancy université INSTITUT NATIONAL POLYTECHNIQUE DE LORRAINE
École Nationale Supérieure d’Agronomie et des Industries Alimentaires
Laboratoire des Sciences du Génie Chimique
IDENTIFICATION DE FACTEURS OPÉRATOIRES INFLUENTS EN VUE
D’UNE PRODUCTION MICROBIENNE OPTIMALE DE
TORULARHODINE ET DE SA FONCTIONNALISATION ENZYMATIQUE,
À PARTIR D’ÉTUDES CINÉTIQUES
Thèse
Présentée devant
l’Institut National Polytechnique de Lorraine
pour obtenir le grade de
Docteur de l’I.N.P.L.
École doctorale : Sciences et Ingénierie des Ressources, Procédés, Produits, Environnement
Discipline : Procédés Biotechnologiques et Alimentaires
Soutenue publiquement par
Ligia Alves Da Costa Cardoso
le 14 novembre 2008 devant la commission d’examen
Rapporteurs :
Mme Fabienne Guérard, professeur Université de Bretagne Occidentale
M. Stéphane Guillouet, maître de conférences I.N.S.A. – Université de Toulouse
Examinateurs :
M. Séraphim Papanikolaou, maître de conférences Université Agronomique d’Athènes
Mme Annie Marc, directeur de recherche au C.N.R.S Nancy université
Directeur de thèse :
Ivan Marc, directeur de recherche au C.N.R.S Nancy université

Co-directeur de thèse :
Mme Isabelle Chevalot, maître de conférences Nancy université

Invité :
M. Frantz Fournier, maître de conférences Nancy université A mon mari Rodrigo,
A mes parents Fábio et Elinete. R e m e r c i e m e n t s
C’est avec mon enthousiasme le plus vif et le plus sincère que je tiens à remercier tous
ceux qui ont contribué directement ou indirectement à l’aboutissement de ce travail de thèse.
Ce travail a été réalisé au sein du Laboratoire des Sciences du Génie Chimique
(L.S.G.C.) dans le groupe du Génie des Procédés Biotechnologiques et Alimentaires
(G.P.B.A.). Je remercie le Professeur Michel Sardin de m’avoir accueilli au sein du L.S.G.C.
Je remercie Monsieur Ivan Marc, directeur de recherche, pour m’avoir donné la
possibilité de réaliser ce travail ainsi que pour son encadrement et ses conseils. Je remercie
Madame Isabelle Chevalot, maître de conférences à l’E.N.S.A.I.A., pour avoir accepté de co-
diriger cette thèse, pour son aide et ses conseils.
Je voudrais ensuite exprimer ma reconnaissance à tous les membres du jury pour le
temps investi dans la réalisation ou l’évaluation de cette étude.
Je remercie Madame Fabienne Guérard et Monsieur Stéphane Guillouet qui ont
accepté de porter un jugement expert en tant que rapporteurs de cette thèse. Je remercie
également Madame Annie Marc et Monsieur Seraphim Papanikolaou pour avoir participé à la
soutenance en qualité d’examinateurs.
Je remercie Monsieur Frantz Fournier pour sa collaboration primordiale dans la partie
modélisation.
Je tiens à exprimer ma gratitude aux nombreux étudiants dont les compétences, les
efforts et la motivation ont permis de mener à bien ce travail. Un grand merci particulièrement
à Steffi, Ana-Adelina, Marcela, Camelia et David.
Un grand merci à Xavier Framboisier pour sa disponibilité, sa bonne humeur et pour
tous les efforts fournis pour l’identification de la torularhodine, et à Fabrice Blanchard pour
l’aide qu’il m’a apporté pour le démarrage de ma thèse, ses qualités de bricoleur, et pour tous
les bons moments de discutions et détente que nous avons partagé.
Merci également à Cédric Paris pour les efforts fournis en spectrométrie de masse.
J’exprime ma sincère reconnaissance à Christelle Harscoat-Schivao pour sa
collaboration dans la partie analytique de ce travail, à Emmanuel Rondags pour l’aide a la
mise en œuvre des cultures en bioréacteur, à Emmanuel Guédon pour son aide avec la presse
de French, à Evelyne Ronat pour ses solutions informatiques, à Sylvia L’Huillier pour son aide administrative, ainsi qu’à l’ensemble des permanents composant le G.P.B.A. pour leur
bonne humeur, particulièrement à Romain Kapel.
Merci également pour leur amitié à tous les thésards que j’ai eu l’occasion de croiser
durant ces 3 ans : Anissa, Françoise, Eric, Emma, Marie, Kenza, Naziha, Jamila, Tatiana, et
Rizwan. Je pense aussi à tous les stagiaires passés dans le laboratoire, Paula, Bubu, Annia,
Christina, Jeremy, Marilena, Mohammed…, pour leur amitié inconditionnelle et leurs
encouragements qui ont contribué à ce séjour agréable. Les histoires de leurs vies et de leurs
cultures marqueront ma mémoire.
Merci aussi à tous ceux de la plateforme SVS et particulièrement à Zehra la « chef ».
Enfin, je remercie mes parents Fabio et Elinete pour leur amour et soutien
inconditionnel.
Je remercie de tout mon cœur mon mari Rodrigo pour son amour, son soutien et sa
patience tout au long de ma thèse.



























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