Aptitude d’écosystèmes anaérobies industriels à produire du méthane à partir d’éthanol en conditions psychrophile, mésophile et thermophile

Le processus de degradation anaerobie de la matiere organique est un phenomene naturel largement repandu sur terre (ex. marais, lacs, rizieres, systemes digestifs d'animaux et humains). Une tres grande diversite microbienne est entretenue durant ce processus, traduisant une diversite de voies metaboliques impliquees. Lorsqu'elle est complete, la digestion anaerobie aboutie a la formation de biogaz (melange de methane et de dioxyde de carbone). En termes de biotechnologie, le traitement par voie anaerobie de pollutions organiques permet de reduire le volume de dechets en generant du methane valorisable sous plusieurs formes (electricite, chaleur, gaz naturel, biocarburant). Cependant, les digesteurs industriels sont optimises pour un fonctionnement a 35°C ou a 55°C, ce qui necessite un apport exogene d'energie de maintenance. Ainsi, les travaux de these se sont interesses a l'etude de la capacite d'adaptation de divers ecosystemes anaerobies industriels couvrant une variete de procedes et de conditions operatoires a convertir l'ethanol en biogaz a differentes temperatures. La premiere phase de l'etude avait pour but le conditionnement, en reacteurs de laboratoire d'ecosystemes a leur temperature d'origine avec un substrat facilement biodegradable (ethanol). Ensuite, les performances des communautes microbiennes (le potentiel methanogene maximal et la cinetique de degradation) ont ete estimees sur un gradient de temperature de 5°C a 55°C en fioles. La phase de conditionnement des ecosystemes en reacteur batch a montre que la production de biogaz avoisinait la production theorique et que cette production s'accompagnait d'une diminution de la duree de reaction avec ajout successif du substrat. De plus, les cinetiques de production de biogaz obtenues les variaient fortement d'un ecosysteme a l'autre. Des profils d'empreintes moleculaires (CE-SSCP) des communautes bacteriennes et archees ont ete realises au debut et a la fin du conditionnement. Ces profils de communaute ont ete compares entre eux par analyse en composante principale (ACP). Les populations bacteriennes qui assuraient une performance efficiente etaient differentes de celles qui garantissaient une bonne capacite d'adaptation. Par ailleurs, le potentiel d'adaptation dependait de la presence de populations d'Archaea methanogenes bien specifiques. En placant ensuite les ecosystemes conditionnes dans des conditions de temperature eloignees de la temperature d'origine, seuls les ecosystemes mesophiles se sont acclimates aux temperatures psychrophiles. Comme attendu, l'active specifique maximale des methanogenes etait toujours obtenue a la temperature d'origine de l'ecosysteme. L'analyse des communautes bacteriennes et archees a la fin de la periode d'acclimatation a revele que l'acclimatation des ecosystemes thermophiles et mesophiles a des temperatures plus faibles ne modifiait que legerement la structure des communautes microbiennes. En revanche, des changements plus importants etaient obtenus lorsque la temperature d'incubation etait augmentee par rapport a la temperature d'origine de l'ecosysteme. En resume, l'etude de l'effet de la temperature d'incubation (de 5°C a 55°C) sur l'activite fermentaire et sur la structure des populations microbiennes est un bon modele d'etude au laboratoire pour apprehender l'impact d'un facteur abiotique sur la dynamique structurelle et fonctionnelle d'une communaute microbienne complexe.