Environnement de travail, missions et activités

Contexte scientifique du sujet de thèse proposé :

L'Union Européenne et la France se sont fixé l'objectif ambitieux de parvenir à une économie à zéro émission de carbone d'ici 2050. La bioéconomie devrait jouer un rôle important en remplaçant les produits pétrochimiques par des produits biosourcés issus de ressources biologiques renouvelables. Dans ce cadre, l'utilisation des déchets organiques comme ressources (i.e. bioraffinerie environnementale) représente une option attrayante en raison du fort potentiel de remplacement des combustibles fossiles et du faible coût (souvent négatif) des matières premières. Toutefois, les déchets organiques constituent une matrice complexe, hétérogène et variable dans le temps, et ces caractéristiques limitent fortement leur potentiel de valorisation. Parmi les différentes options technologiques actuellement en cours de développement pour la production de produits organiques à plus haute valeur ajoutée pour des applications en chimie verte, les systèmes électrochimiques microbiens sont des technologies émergentes prometteuses. Ces systèmes reposent sur la capacité de certains microorganismes à catalyser des réactions d'oxydation ou de réduction à la surface d'électrodes et permettent ainsi d'éliminer les molécules organiques, de produire de l'hydrogène ou de l'électricité et offrent de nouvelles options pour le contrôle des communautés microbiennes.

Dans cette thèse nous proposons de développer un processus innovant d'électro-fermentation pour la production de molécules plateformes à partir de déchets. Le travail se focalisera plus particulièrement sur l’optimisation d’un procédé d'élongation de chaîne pour la production d’acides gras tels que l'acide caproïque (C6) ou l'acide caprylique (C8) à partir de molécules à chaines plus courtes telles que l'acide acétique (C2) ou l'acide butyrique (C4) qui sont des produits majoritaires de fermentations de déchets.

Mission et activités :

Le travail de thèse combinera à la fois des approches expérimentales avec la réalisation de fermentations microbiennes en réacteurs et des approches plus théoriques pour analyser et modéliser les communautés microbiennes, les voies métaboliques mises en jeu et les contraintes physico-chimiques. Les objectifs de la thèse sont les suivants :
1) Réaliser un criblage de différents écosystèmes microbiens pour tester leur capacité à réaliser l'élongation de chaîne à partir de différents substrats ou mélanges de substrats.
2) Évaluer l’impact de l'électro-fermentation sur l'élongation de chaîne des écosystèmes identifiés et optimiser leurs performances.
3) Analyser les communautés microbiennes et les mécanismes d'élongation de chaîne en condition d'électro-fermentation.

Partenaires du projet :

Ce sujet de thèse s’inscrit dans le cadre du projet ElectroMIC, financé dans le cadre du programme et équipement prioritaire de recherche (PEPR) B-BEST "Biomasses, biotechnologies et technologies durables pour la chimie et les carburants". Le ou la doctorant(e) sera amené(e) à travailler en collaboration avec les différents partenaires du projet. En particulier, les choix des écosystèmes microbiens et des substrats étudiés seront discutés avec les différents membres du consortium.

Unité d’accueil :

Le Laboratoire de Biotechnologie de l’Environnement (LBE) est une unité propre INRAE localisée à Narbonne et rattachée au centre INRAE Occitanie-Montpellier. Les recherches menées au LBE visent à développer le concept de bioraffinerie environnementale qui consiste à valoriser les résidus, déchets, effluents organiques ainsi que certaines biomasses en produits d'intérêt industriel (bioénergies, biomolécules, amendement et fertilisant organique) tout en minimisant leur impact environnemental et sanitaire.

Formations et compétences recherchées

Master/Ingénieur (Bac+5)

Le profil que nous recherchons :

• Formation recommandée : Niveau Bac +5 (diplôme de Master 2 ou d’ingénieur, ou équivalent) dans le domaine du génie des procédés ou de la microbiologie.
• Une bonne maîtrise de l’anglais est nécessaire.
• Aptitudes recherchées : autonomie, travail en équipe, rigueur, aisance relationnelle, capacité rédactionnelle, encadrement d’étudiants en stage.

Expérience appréciée : conduite de bioréacteurs, analyses de communautés microbiennes mixtes, publications scientifiques.

Contacts

Nicolas Bernet (nicolas.bernet@inrae.fr), Eric Trably (eric.trably@inrae.fr), Elie Le Quéméner (elie.le-quemener@inrae.fr)