proposition de thése Valorisation innovante d’agro-ressources pour la production de lipopeptides bioactifs par fermentation

Sujet détaillé :

1) Contexte

Les lipopeptides sont des molécules amphiphiles constituées d’une chaine d’acide gras hydrophobe liée à un peptide hydrophile, leur conférant des propriétés tensioactives. Leur capacité à interagir avec les surfaces et les membranes cellulaires leur confère des propriétés physico-chimiques (mouillantes, émulsifiantes) ainsi que de nombreuses activités biologiques : antifongiques, insecticides ou encore élicitrices des défenses des plantes. Grâce à ces propriétés, les lipopeptides présentent un fort potentiel applicatif en pharmacie (antibiotiques…), cosmétique (agents texturants, conservateurs), environnement (dépollution) et agriculture (biocontrôle).

Leur biodégradabilité élevée et leur faible toxicité en font des alternatives prometteuses aux molécules de synthèse issues de la pétrochimie dans ces différents secteurs.

Malgré leur intérêt, leur production industrielle reste limitée par (i) des taux de production par les bactéries encore faibles, (ii) des coûts de production élevés et (iii) des difficultés de montée en échelle avec des pertes de croissance microbienne et de productivité.

2) Stratégie et objectif

La valorisation d’agro-ressources constitue une voie importante pour lever ces verrous en fournissant des substrats nutritifs à faible coût tout en améliorant la durabilité du procédé.

Des travaux préliminaires menés au sein de l’UMRt BioEcoAgro (projet CPER BiHauts Eco de France – ProBioVIC) ont mis en évidence le potentiel de plusieurs co-produits agro-alimentaires comme substrats de fermentation pour la production de molécules antifongiques par les bactéries envisagées. De plus, des travaux actuels se concentrent sur la caractérisation fine des milieux complexes de fermentation contenant différents lipopeptides et la montée en échelle en bioréacteur instrumenté.

Dans ce contexte, l’objectif général de thèse est de développer un procédé biotechnologique intégré permettant la production de lipopeptides biosourcés par fermentation d’agro-ressources, depuis le prétraitement des biomasses jusqu’à la validation en bioréacteur.

Une stratégie en 4 étapes est proposée :

               (I) Sélection et pré-traitement des agro-ressources

                   - Etudes de différentes matières premières

                   - Evaluation de prétraitements physique, chimique et/ou enzymatique pour la libération                          des nutriments

                   - Utilisation des matières premières seule ou en mélange

              (II) Etude de la fermentation

                    - Influence des substrats et prétraitements sur la physiologie microbienne

                    - Optimisation des conditions de culture pour maximiser la production de lipopeptides

             (III) Caractérisation des biomolécules

                   - Production à partir de milieux bruts ou enrichis

                   - Caractérisation structurale

                   - Evaluation des activités biologiques et biosurfactantes

             (IV) Montée en échelle du procédé

                   - Transposition en bioréacteur instrumenté

                   - Echelle visée entre 3 et 20L

                   - Validation de la faisabilité du procédé global

Les enjeux du projet s’inscrivent parfaitement dans des préoccupations sociétales d’actualité telles que :

- La valorisation de co-produits issus des agro-ressources

- La réduction des déchets agro-alimentaires

- La substitution de molécules de synthèse

- Le développement de bioprocédés durables pour des molécules à haute valeur ajoutée

Profil recherché – compétences

Diplôme d’ingénieur ou master 2 en biotechnologies, génie biologique, génie des bioprocédés, valorisation des biomasses/bioraffinerie, microbiologie ou domaines apparentés en rapport avec ce sujet pluridisciplinaire.

Le/la candidat/e devra avoir en priorité des compétences en cultures microbiennes (fermentations liquides). Les compétences suivantes sont également très appréciées :

- Prétraitements légers de biomasses végétales

- Optimisation de milieux

- Extraction/caractérisation de biomolécules

- Analyses chromatographiques

- Conduites de bioréacteurs

Une expérience en valorisation de coproduits/déchets, montée en échelle de fermentation et/ou caractérisation de biosurfactants serait un plus.

Concernant les compétences transversales, il est attendu :

- Maîtrise du français oral et écrit obligatoire

- De bonnes capacités rédactionnelles (anglais et français)

- Rigueur expérimentale

- Autonomie et organisation

- Travail en équipe pluridisciplinaire

Financement :

Ce sujet fait l’objet d’une demande de financement auprès de l’ADEME. Le recrutement sera réalisé à l’issue de l’obtention du financement pour un démarrage prévu en octobre 2026. Le candidat retenu doit accepter de faire partie du dossier de demande de financement ADEME.