Biotic control of fermentative microbial ecosystems | Ingénierie écologique microbienne pour la production de biohydrogène

Colloque « Les biotechnologies pour relever le défi du carbone renouvelable » Toulouse 18/04/2013

National audience

English. A wide number of microbial species issued from different environments are able to produce biohydrogen by dark fermentation. More particularly, microbial mixed cultures are interesting since they present a broad metabolic flexibility and allow considering complex organic biomass as potential resources for hydrogen production. However, microbial diversity leads to process instability because of the presence of multiple bacterial metabolisms that can lead to direct H2 uptake. To date, only few controllers, essentially physicochemical, are available to control bioprocesses producing bioH2. Biotic control of microbial ecosystems is proposed here as a new controller of fermentative microbial ecosystems. For this, biotic control was investigated through the identification of keystone species within metabolic networks and their use as biological trigger of the whole microbial fermentative metabolism, in order to improve stability and conversion efficiencies of organic substrates to biohydrogen.

French. Un grand nombre d’espèces microbiennes, issues d’environnements variés, peuvent produire du biohydrogène par voie fermentaire. Le potentiel des cultures mixtes microbiennes est particulièrement intéressant au regard de leur large flexibilité métabolique permettant d’envisager d’utiliser des ressources organiques complexes issues du traitement de la biomasse. Toutefois, la diversité microbienne des cultures mixtes est également source d’instabilité des procédés via l’expression de métabolismes bactériens multiples pouvant conduire notamment à une reconsommation du bioH2 produit. A ce jour, peu de moyens d’actions, et essentiellement des modifications physico-chimiques, permettent d’assurer l’optimisation des procédés continus de production de biohydrogène. Les recherches menées ont permis d’identifier puis d’utiliser des espèces-clés situées au coeur des réseaux métaboliques en tant que contrôleur biologique des écosystèmes microbiens, et ceci en améliorant la stabilité et les rendements de conversion en biohydrogène.