Croissance de bactéries magnétotactiques MSR-1 entières: 50 ml de bactéries magnétotactiques MSR-1 achetées auprès de DSMZ ont tout d'abord été divisés en 83 échantillons/Eppendorf de 600 μL, puis congelés à -80 °C. Les bactéries magnétotactiques MSR-1 ont été cultivées dans un fermenteur de 70 litres en quatre étapes. Au cours des trois premières étapes, appelées étapes de pré-croissance, les bactéries ont été amplifiées sans produire une grande quantité de magnétosomes. Au cours de la dernière étape, appelée étape de croissance, les bactéries ont produit des magnétosomes. L'étape 1 de pré-croissance s'est déroulée selon le protocole suivant. Nous avons utilisé une bouteille de 500 ml que nous avons remplie avec 250 ml d’eau déionisée, 1,3 g de lactate de sodium à 60% (2,6 g/l), 0,2 g d’ammonium (0,4 g/L), 0,05 g d’extrait de levure (0,1 g/l), 0,05 g de sulfate de magnésium heptahydraté (0,1 g/L), 0,25 g de phosphate de potassium dibasique trihydraté (0,5 g/L), 250 µL d’une solution de minéral élixir à pH 7 contenant dans 1 litre d’eau désionisée: 15 g d'acide nitriloacétique trisodique, 3 g de sulfate de magnésium heptahydraté, 2 mg de sulfate de manganèse (II) monohydraté, 10 g de chlorure de sodium, 3 mg de nitrate de cobalt (II) hexahydraté, 30 g de chlorure de calcium, 1 g de fer (II) ) sulfate heptahydraté, 3 mg de sulfate de zinc heptahydraté, 2 mg de sulfate de cuivre pentahydraté, 5 mg de potassium disulfate d’aluminium dodécahydraté, 100 mg d’acide borique, 100 mg de molybdate de sodium (VI) dihydraté, 2 mg de chlorure de nickel hexahydraté, 3 mg de sélénite disodique pentahydraté. Nous avons ajouté de l'eau désionisée au milieu de pré-croissance jusqu'à ce que le volume total du milieu de pré-croissance soit de 500 ml. Le milieu de pré-croissance ainsi obtenu a été homogénéisé et filtré à l'aide d'une unité de filtration (avec des filtres d'une taille de pores de 0,45 µm) pour la stérilisation. Un aliquot de 600 µl de bactérie magnétotactique MSR-1 a été décongelé dans un bain-marie à 37 °C pendant 5 min et les bactéries ont été introduites dans 250 ml du milieu de pré-croissance préalablement filtré. Les bactéries ont ensuite été incubées à 29,5 °C pendant 5 jours sans agitation. Pour l’étape de pré-croissance numéro 2, un volume de 3 litres de milieu de pré-croissance a été préparé en mélangeant 500 ml d’eau déionisée avec 7,8 g de lactate de sodium à 60% (2,6 g/L), 1,2 g de chlorure d’ammonium (0,4 g/l), 0,3 g d’extrait de levure (0,1 g/l), 0,3 g de sulfate de magnésium heptahydraté (0,1 g/l), 1,5 g de phosphate de potassium dibasique trihydraté (0,5 g/l), 1500 µL d’une solution de minéral élixir préparé comme décrit précédemment. Le volume final du milieu de pré-croissance a été ajusté avec de l'eau déionisée pour atteindre 3 litres. Le milieu de pré-croissance a été homogénéisé et filtré à l'aide d'une unité de filtration (utilisant des filtres ayant une taille de pores de 0,45 µm) pour stériliser le milieu de pré-croissance. Dans une bouteille de 5 litres, on a introduit 1,5 litre de milieu de pré-croissance avec 250 ml de bactéries provenant de l'étape de pré-croissance 1. L'ensemble du milieu comprenant les bactéries a été agité à 110 tours par minute à une température de 29,5 °C pendant 72 heures. Pour l’étape 3 de pré-croissance, un volume de 8 litres de milieu de pré-croissance a été préparé en mélangeant 1 L d’eau déionisée à 20,8 g de lactate de sodium à 60% (2,6 g/L), 3,2 g de chlorure d’ammonium (0,4 g/L), 0,8 g d’extrait de levure (0,1 g/L), 0,8 g de sulfate de magnésium heptahydraté (0,1 g/L), 4 g de phosphate de potassium dibasique trihydraté (0,5 g/L), 4000 µL d’une solution de minéral élixir préparé comme décrit précédemment. Le volume du milieu de croissance a été ajusté à 8 litres en utilisant de l'eau déionisée. Le milieu de pré-croissance a été homogénéisé et filtré à l'aide d'une unité de filtration (filtres à pores de 0,45 µm) pour stériliser le milieu de pré-croissance. Dans une bouteille de 10 L, 4 L de milieu de pré-croissance ont été introduits avec 1,5 L de bactéries magnétotactiques provenant de l'étape de pré-croissance 2. Le milieu entier a été agité à 110 tours par minute à une température de 29,5 °C pendant 24 heures. Pour démarrer l’étape de croissance dans le fermenteur de 70 litres, un volume de 5 litres de milieu de fermentation a tout d’abord été préparé en mélangeant 2 litres d’eau déionisée, 46,8 g de lactate de sodium à 60% (9,4 g/L), 7,8 g de chlorure d’ammonium (1,5 g/l), 2,3 g d'extrait de levure (0,5 g/l), 0,95 g de sulfate de magnésium heptahydraté (0,19 g/l), 2,3 g de phosphate de potassium dibasique trihydraté (0,5 g/l), 2800 μL d'une solution de minéral élixir préparé comme décrit précédemment. Le volume final du milieu de fermentation a été ajusté à 5 litres avec de l'eau déionisée. Le milieu entier a été homogénéisé et filtré à l'aide d'une unité de filtration (utilisant des filtres à pores de 0,45 µm) pour stériliser le milieu de fermentation. Un volume de 15 litres de milieu alimenté en discontinu a été préparé en mélangeant 5 litres d’eau déionisée avec 1500 g d’acide lactique à 90% (100 g/L), 270 ml d’une solution d’ammoniac à 28% (5 g/L), 90 g de phosphate de potassium dibasique trihydraté (6 g/L), 36 g de sulfate de magnésium heptahydraté (2,4 g/L), 30 g de chlorure de fer hexahydraté (2 g/L), 90 g d’extrait de levure (6 g/L), on prépare comme décrit précédemment 105 ml d’une solution d’élixir minéral. Le volume final du milieu alimenté en batch a été ajusté à 15 litres avec de l'eau désionisée. Le milieu entier a été homogénéisé et filtré à l’aide d’une unité de filtration (filtres à pores de 0,45 µm) pour la stérilisation. Enfin, un volume de 1 mL de polypropylène a été ajouté de manière aseptique dans le milieu de culture après filtration afin d'éviter la formation de mousse susceptible de se produire pour une densité de bactéries supérieure à une densité optique de 2. Après pasteurisation du fermenteur de 70 litres, 10 litres d'eau, 5 litres de milieu de fermentation et 4 ou 8 litres de bactéries résultant de l'étape de pré-croissance 3 ont été introduits dans le fermenteur, de sorte que la densité optique (mesurée à 565 nm) du milieu de croissance comprenant les bactéries était au début de la fermentation entre 0,09 et 0,11. La température du milieu de fermentation a été maintenue à 29,5 °C pendant toute la durée de la fermentation. Le pH du milieu de fermentation a été maintenu à 6,9 pendant toute la durée de la fermentation en ajoutant un milieu Fed-Batch, qui comprend du fer et permet donc la production de magnétosomes en grande quantité. La durée totale de la fermentation était de 75 heures, avec une diminution de la teneur en oxygène de 21% au début de la fermentation à 0,9% 12 heures plus tard. Entre 12 heures et 75 heures, le pourcentage d'oxygène dissous dans le milieu de croissance est maintenu au-dessus de 0% pour permettre la croissance des bactéries et inférieur à 0,9% pour permettre la synthèse de magnétosomes. Pour maintenir cette concentration en oxygène dans le milieu de croissance, une concentration croissante en oxygène a été fournie au milieu de fermentation avec un débit à 0,5 L/min compris entre 0 et 16 heures et un débit compris entre 0,5 L/min et 5 L/min entre 16 et 75 heures tout au long de l'étape de fermentation. 75 heures après le début de l'étape de croissance, c'est-à-dire lorsque la densité optique mesurée à 565 nm atteint un plateau entre 10 et 20, la fermentation est arrêtée en arrêtant l'oxygénation, le Fed-Batch et l'agitation. Les bactéries magnétotactiques sont ensuite collectées et concentrées à l'aide d'un système de filtration tangentielle jusqu'à une densité optique mesurée à 565 nm (OD565nm), comprise entre 100 et 200.