Effet de l'oxygène dans la mise en œuvre de cellules recombinées d'E. Coli immobilisée : stabilité plasmidique et productivité en catéchol 2-3, dans les cultures continues

par Jun Huang

Thèse de doctorat en Génie Enzymatique, Bioconversion et Microbiologie

Sous la direction de Jean-Noël Barbotin.


  • Résumé

    Le travail a porté tout d'abord l'étude de l'effet du niveau d'oxygène dissous sur la stabilité plasmidique des cellules recombinées d'E. Coli B/pTG201. Les résultats montrent que le taux de croissance des cellules augmente avec la concentration en oxygène dissous (effet inhibiteur de la croissance des cellules libres en 50% et 75% de saturation respectivement en milieux minimal et riche). Le plasmide est plus stable en condition anaérobie qu'en condition anaérobie quel que soit le système libre ou immobilisé. Un niveau croissant d'oxygène dissous entraine également une forte production de biomasse et une productivité plus élevée d'enzyme pour des cellules libres et immobilisées. Une étude sur l'effet de l'agitation permet de penser que l'agitation joue un rôle plus important sur la libération des cellules que sur le transfert d'oxygène. Ce phénomène conduit globalement à une réduction des cellules dans le gel. Les résultats concernant l'évolution de la stabilité plasmidique montrent que dans la plupart des cas une agitation intensive n'est pas favorable au maintien de la stabilité plasmidique. La productivité de l'enzyme, qui est liée à la stabilité plasmidique et à la production de biomasse, est simultanément mesurée. Une analyse des profils de la concentration en oxygène dissous a été mise en œuvre à l'aide d'une microélectrode à oxygène. Ceci permet de mettre en évidence que la concentration en oxygène dissous à l'intérieur des billes et des cylindres du gel devient nulle très rapidement à une profondeur de 0,1 mm de la surface du gel, bien que les paramètres des caractéristiques physiologiques cellulaires affectent la pénétration de l'oxygène au cours de la croissance cellulaire. L'étude a été également portée sur la modification de l'environnement par l'introduction de particules de silices et par double enrobage en vérifiant les changements de stabilité plasmidique. On constate que la stabilité plasmidique peut être améliorée par l’augmentation de la production de biomasse dans le gel. Cependant, la stabilité plasmidique chute tout de même en condition aérobie même si le relargage de cellules est limité. Des observations ont été faites à l’aide du microscope électronique.

  • Titre traduit

    Effect of oxygen on plasmid stability during immobilized-cell continuous cultures of recombinant E. Coli B/pTG201


  • Résumé

    This work firstly aimed at investigating the effect of dissolved oxygen level on plasmid stability of recombinant cell E. Coli B/pTG201. The results have shown that specific growth rate increased with dissolved oxygen level (oxygen inhibition effect on free-cell growth at 50% and 75% saturation respectively in minimum and LB media. The plasmid pTG201 is more stable under anaerobic condition no matter what free or immobilized cell system is used. Increased dissolved oxygen level also led to higher biomass production and enzyme productivity for immobilized and free cells. The study of agitation effect allowed us to consider that an agitation played a more important role in the leakage of cells than in oxygen transfer. This phenomenon generally resulted in a reduction of cells within the gel. Regarding plasmid stability evolution, the results have shown that generally intensive agitation was not favourable to the maintenance of plasmid stability. Enzyme productivity, which is related to plasmid stability and biomass production, was measured at the same time. With the help of oxygen micro sensor, profile analysis of dissolved oxygen concentration within gel beads or slab gel was carried out. This allowed to show that this dissolved oxygen concentration became rapidly to zero beyond 0. 1 mm depth from gel surface, although characteristic growth parameters influence oxygen penetration evolution during cell growth. The study of plasmid stability by modifying environments, in which slice particles were added to the gel or gel beads were coated with a layer of gel, was made. It has been observed that plasmid stability could be improved par increased biomass production within gel beads. However, plasmid stability decreased under aerobic condition even though the leakage of cells from gel bead surface was limited. The observations were also made with electronic microscope.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (122 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. 143 réf.

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  • Bibliothèque : Université de Technologie de Compiègne. Service Commun de la Documentation.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 1989 HUA 213
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