THESE Anne POSTEC Diversité de populations microbiennes ...

Matériel et méthodes
D’autres types de bioréacteurs ont été développés plus spécifiquement pour l’étude de
microorganismes hyperthermophiles :
- le bioréacteur à agitation mécanique (développé par l’équipe du Pr Märkl en Allemagne) :
cuve cylindrique munie d'une turbine d'agitation. Des vitesses d’agitation trop élevées (audelà
de 1800 rpm pour P. furiosus) peuvent inhiber la croissance : le stress mécanique
provoque des forces de cisaillement qui s’exercent sur les parois cellulaires (Krahe et al.
1996).
- le bioréacteur à membrane : il est composé de deux chambres séparées par une
membrane de dialyse. La culture se déroule généralement dans la chambre interne; la
chambre externe contient le milieu de dialyse qui est apporté et soutiré en continu (1,2 L
et 4,5 L respectivement (Krahe et al. 1996)). Les deux chambres peuvent être sous agitation
et alimentées en gaz. Ce système permet une élimination en continu des inhibiteurs ou
produits toxiques dissous au cours de la fermentation, et l’alimentation en substrats se fait
via la membrane. La culture de P. furiosus dans ce type de réacteur a permis d’atteindre une
concentration cellulaire de 35. 10 9 cellules. mL -1 !
- le gas-lift : voir ci-dessous.
2.3.2 Description du système de culture utilisant le bioréacteur gas-lift
Ce type de bioréacteur a été développé par le Dr N. Raven (UK) pour la culture de
l’archée hyperthermophile Pyrococcus furiosus. Un balayage gazeux efficace du milieu de
culture a permis de cultiver P. furiosus en absence de soufre, grâce à une élimination
continue de l’hydrogène produit par la souche, hydrogène dont l’accumulation provoque
l’inhibition de la croissance. L’utilisation de ce bioréacteur pour la réalisation de cultures en
continu (pouvant durer plusieurs semaines) a permis la production de biomasses
importantes (jusqu’à 10 10 cellules. mL -1 à l’équilibre) (Raven et al. 1992, Sharp & Raven
1997). Un fermenteur de ce type a été acquis au laboratoire par le Dr A. Godfroy. Il a été
utilisé pour la culture de différentes espèces de Thermococcales (Postec et al. 2005) et pour
ce travail. La figure 6 représente schématiquement le fermenteur gas-lift. Le système de
culture comporte les éléments suivants (voir aussi Figure 4) :
La cuve en colonne (hauteur 425 mm, diamètre interne 98 mm) a été fabriquée par la
société Radley’s (UK). Elle est en verre borosilicaté et possède une double enveloppe
permettant le chauffage du milieu, grâce à une circulation d’eau chaude, ou éventuellement
d’huile pour des cultures à 100°C ou plus (bain-marie CC301, Huber). Le volume utile est de
deux litres. Un cylindre en verre appelé "draft-tube" (hauteur 200, diamètre interne 64) est
positionné à l’intérieur de la cuve et permet d’homogénéiser le bullage gazeux au sein du
milieu de culture grâce aux courants de convection qu’il génère.
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