Faits:
A. Par arrêt du 10 septembre 2009, la Cour des affaires pénales du Tribunal pénal fédéral a déclaré X._ coupable d'infractions répétées de gestion déloyale et l'a acquitté des chefs d'accusation de gestion déloyale des intérêts publics et de violation du secret de fonction. Elle l'a condamné à une peine privative de liberté de 18 mois avec sursis pendant deux ans, à une peine pécuniaire ferme de 60 jours-amende au montant de 500 fr. par jour, et au paiement des frais de la cause à hauteur de 41'921 fr. 35. Elle a dit que les questions civiles seront traitées ultérieurement et que le sort des avoirs séquestrés fera l'objet d'une décision ultérieure.
B. Cette condamnation repose, en bref, sur les éléments suivants.
B.a X._ a été nommé le 5 avril 1989 par le Conseil d'Etat du canton de Vaud en tant que professeur ordinaire à la Faculté des sciences de l'Université de Lausanne (ci-après: UNIL).
Le 12 juillet 2001, X._ a été nommé en tant que professeur ordinaire avec effet au 1er octobre 2001, à l'Ecole polytechnique fédérale de Lausanne (ci-après: EPFL).
B.b Dès 1991, X._ a signé divers contrats de collaboration et de recherche avec des entreprises privées sans en référer à la direction de l'institution pour laquelle il travaillait. Il a perçu les montants provenant de sa collaboration avec lesdites sociétés directement sur ses comptes privés.
C. X._ dépose un recours en matière pénale au Tribunal fédéral. Il conclut à ce que l'arrêt du 10 septembre 2009 soit réformé en ce sens qu'il est acquitté du chef d'accusation de gestion déloyale, à ce que la condamnation à une peine pécuniaire ferme de 60 jours-amende soit révoquée, respectivement assortie du sursis, à ce que la condamnation au paiement des frais soit révoquée, à ce que les parties civiles soient renvoyées à faire valoir leurs prétentions devant les juridictions civiles et à ce que les séquestres soient déclarés caducs.

Considérant en droit:
1. Invoquant les art. 123 al. 3, 190 al. 2 Cst., 340 et 344 CP, le recourant conteste la compétence de la juridiction fédérale.
1.1 Selon l'art. 336 al. 1 let. g CP, sont soumises à la juridiction fédérale les infractions commises par un membre d'une autorité fédérale ou un fonctionnaire fédéral ou contre la Confédération suisse prévues aux titres 18 et 19. L'<ref-law> dispose que les autorités cantonales poursuivent et jugent, conformément aux dispositions de procédure des lois cantonales, les infractions prévues par le présent code qui ne sont pas soumises à la juridiction fédérale.
L'art. 18 al. 2 PPF prévoit que lorsqu'une affaire de droit pénal fédéral est soumise aussi bien à la juridiction fédérale qu'à la juridiction cantonale, le procureur général peut ordonner la jonction des causes en main de l'autorité fédérale ou des autorités cantonales.
1.2 Le recourant a été accusé de gestion déloyale des intérêts publics (<ref-law>), de gestion déloyale (<ref-law>), d'abus de confiance (<ref-law>) et de violation de secret de fonction (<ref-law>), dans le cadre de ses activités auprès de l'UNIL, puis de l'EPFL.
Les infractions visées par les art. 314 et 320 CP sont prévues dans le titre 18 CP. De plus, dès le 1er octobre 2001, le recourant a oeuvré comme fonctionnaire fédéral auprès de l'EPFL. En effet, la gestion des écoles polytechniques fédérales constitue une tâche publique de la Confédération suisse (art. 63a al. 1 Cst.). A teneur des art. 5 al. 1 et 17 al. 2 de la Loi fédérale du 4 octobre 1991 sur les écoles polytechniques fédérales (RS 414.110), l'EPFL est un établissement autonome de droit public, dont le personnel est soumis aux dispositions de la Loi fédérale du 24 mars 2000 sur le personnel de la Confédération (RS 172.220.1). Ainsi, une partie des accusations portées à l'encontre du recourant relevait bel et bien, en application de l'art. 336 al. 1 let. g CPP, de la compétence de la juridiction fédérale.
Certes, les infractions visées par les art. 138 et 158 CP ainsi que celles commises alors que l'intéressé travaillait auprès de l'UNIL relevaient en revanche de la compétence des autorités cantonales. Reste que, dans le cas particulier, le MPC pouvait, en application de l'art. 18 al. 2 PPF, ordonner la jonction des différentes infractions reprochées au recourant en mains des autorités fédérales. En effet, d'une part, les accusations portées s'inscrivaient dans une seule et même affaire de droit pénal fédéral au sens de l'art. 18 al. 2 PPF. D'autre part, une autre solution eut été contraire au principe d'économie de procédure.
Dans ces conditions, l'autorité de première instance n'a pas violé les <ref-law> en admettant sa compétence. Pour le reste, les dispositions de droit constitutionnel invoquées par le recourant sont sans pertinence. Le grief est donc vain.
2. Le recourant conteste sa condamnation pour gestion déloyale.
2.1 L'<ref-law> punit celui qui, en vertu de la loi, d'un mandat officiel ou d'un acte juridique, est tenu de gérer les intérêts pécuniaires d'autrui ou de veiller sur leur gestion et qui, en violation de ses devoirs, aura porté atteinte à ces intérêts ou aura permis qu'ils soient lésés (al. 1); le cas de la gestion déloyale aggravée est réalisé lorsque l'auteur a agi dans le dessein de se procurer ou de procurer à un tiers un enrichissement illégitime (al. 3). L'<ref-law> sanctionne celui qui dans le dessein de se procurer ou de procurer à un tiers un enrichissement illégitime, aura abusé du pouvoir de représentation que lui confère la loi, un mandat officiel ou un acte juridique et aura ainsi porté atteinte aux intérêts pécuniaires du représenté.
Cette disposition sanctionne, d'une part, la gestion déloyale (cf. <ref-law>) et, d'autre part, l'abus du pouvoir de représentation (cf. <ref-law>).
2.1.1 L'infraction de gestion déloyale au sens de l'<ref-law> suppose la réunion de quatre éléments, à savoir un devoir de gestion ou de sauvegarde, la violation de ce devoir, un dommage et l'intention.
Seul peut avoir une position de gérant celui qui dispose d'une indépendance suffisante et qui jouit d'un pouvoir de disposition autonome sur les biens qui lui sont remis (<ref-ruling> consid. 3.1 p. 126; <ref-ruling> consid. 3b p. 21; <ref-ruling> consid. 2b p. 192). Ce pouvoir peut se manifester non seulement par la passation d'actes juridiques, mais également par la défense, sur le plan interne, d'intérêts patrimoniaux ou par des actes matériels. Il faut cependant que le gérant ait une autonomie suffisante sur tout ou partie de la fortune d'autrui, sur les moyens de production ou le personnel d'une entreprise (ATF <ref-ruling> consid. 3b p. 21; <ref-ruling> consid. 2b p. 192).
Pour qu'il y ait gestion déloyale, il ne suffit pas que l'auteur ait été gérant, ni qu'il ait violé une quelconque obligation de nature pécuniaire à l'endroit de la personne dont il gère tout ou partie du patrimoine. Le terme de gestion déloyale et la définition légale de l'infraction exigent que l'obligation qu'il a violée soit liée à la gestion confiée (ATF <ref-ruling> consid. 2b, spéc. p. 193; <ref-ruling> consid. 3 p. 312 s.).
2.1.2 L'infraction d'abus du pouvoir de représentation au sens de l'<ref-law> suppose la réunion de quatre éléments, à savoir un pouvoir de représentation, l'abus du pouvoir, un dommage et l'intention.
L'auteur doit avoir un pouvoir de représentation, découlant de la loi, d'un mandat officiel ou d'un acte juridique. Le comportement délictueux consiste à abuser du pouvoir de représentation, c'est-à-dire à l'employer sur le plan externe, dans un rapport avec autrui, mais en violation des règles internes fixant les limites et les buts du pouvoir conféré (FF 1991 II 1018; Corboz, Les infractions en droit suisse, vol. I, ad art. 158 n° 15).
2.1.3 L'infraction de gestion déloyale n'est consommée que s'il y a eu un préjudice (ATF <ref-ruling> consid. 2b p. 193). Tel est le cas lorsqu'on se trouve en présence d'une véritable lésion du patrimoine, c'est-à-dire d'une diminution de l'actif, d'une augmentation du passif, d'une non-diminution du passif ou d'une non-augmentation de l'actif, ou d'une mise en danger de celui-ci telle qu'elle a pour effet d'en diminuer la valeur du point de vue économique; un préjudice temporaire suffit (<ref-ruling> consid. 2c p. 107).
2.2 Le recourant nie tout d'abord avoir eu une position de gérant. Il explique que, dans le cadre de ses fonctions, il n'était pas chargé de la gestion des relations avec l'industrie, raison pour laquelle tous les contrats en cause ont été passés à son nom et pour son compte.
2.2.1 Première période durant laquelle le recourant a travaillé pour l'UNIL (du 5 avril 1989 au 31 août 2000).
2.2.1.1 Selon les faits retenus, le recourant a été nommé le 5 avril 1989 par le Conseil d'Etat du canton de Vaud en tant que professeur ordinaire à la Faculté des sciences. Il était chargé de l'enseignement et de la direction du groupe de recherche au sein d'un laboratoire, dont il devait gérer le budget. Le budget global de l'Institut était réparti entre les 5 à 6 professeurs qui y travaillaient. De plus, les fonds provenant du FNS étaient attribués aux professeurs nommément et mis à leur disposition sur un compte de l'UNIL. De 1989 à 1992, le recourant a obtenu des crédits du FNS pour un montant total de 2'590'000 fr. Sur le plan administratif, le recourant a également été directeur de l'Institut dans lequel il travaillait du 1er mars 1995 au 31 août 2001 et responsable de son unité budgétaire. Durant cette première période, il avait la possibilité de conclure avec l'industrie privée des actes juridiques en vertu desquels il utilisait des bien qui lui étaient remis par l'UNIL (budget, matériel et personnel).
Au regard de ces éléments, les premiers juges pouvaient, sans violation du droit fédéral, admettre que le recourant avait un devoir de gestion envers l'UNIL. En effet, en tant que professeur auprès de cet établissement, il disposait d'une très large autonomie dans la gestion du budget mis à sa disposition ainsi que dans l'utilisation du matériel et du personnel de son employeur.
2.2.1.2 Reste à examiner si les obligations violées par le recourant étaient liées à la gestion confiée.
Lors de la première période UNIL, le recourant était autorisé, conformément à la réglementation de l'institution en vigueur à cette époque (cf. arrêt attaqué p. 19), de conclure des contrats de recherche avec l'industrie privée. Le Professeur avait cependant le devoir d'en informer son employeur, qui pouvait alors exiger le remboursement des frais occasionnés par l'utilisation de ses propres ressources. Selon les faits retenus, les contrats de recherche prévoient une activité dont les résultats sont destinés à une entreprise privée distincte de l'institution, soit une activité exercée pour le compte d'un tiers par un membre du personnel de l'Université ou une subdivision de cette dernière, mais qui engage l'institution soit par la nature de l'activité, soit par les moyens en personnel et en infrastructure mis à disposition des chercheurs par l'Université. Selon l'expertise du Dr A._ du 10 août 2009: "lorsqu'un partenaire industriel conclut un contrat de recherche avec un chercheur universitaire, il part du présupposé que ce dernier est en droit de conclure le contrat, et qu'il respecte les obligations qui découlent de son contrat d'engagement. Aussi le partenaire industriel va-t-il accepter que le budget négocié par le chercheur universitaire, ainsi que les adresses de paiement, soient fixés d'entente avec l'employeur universitaire".
Selon les faits retenus, le recourant a signé toute une série de contrats avec l'industrie privée, en sa qualité de Professeur. Il a établi les factures sur papier à en-tête de l'UNIL. Il a ainsi fait naître, sous la raison sociale de son employeur, toute une série d'engagements. Il a employé les infrastructures et le personnel de l'UNIL, dont il avait la gestion, pour l'exécution de ces mandats. L'entier du budget prévu par les contrats conclus avec les industries privées correspond à ce que l'UNIL aurait dû recevoir, de la part de ces dernières, en dédommagement des frais induits par la réalisation des programmes de recherche (personnel et matériel de laboratoire). Les partenaires industriels étaient eux aussi persuadés que les sommes qu'ils payaient en vertu des contrats qu'ils avaient signés, étaient utilisées pour effectuer la recherche, notamment pour payer du personnel nécessaire à l'étude en cause. Dans ces conditions, l'exécution de ces mandats ne pouvait être considérée comme de simples activités extérieures et personnelles du recourant, mais constituait bel et bien une partie intégrante de son activité de Professeur auprès de l'Université.
Au regard des activités ainsi déployées et des obligations professionnelles du recourant, ce dernier a violé ses devoirs de gestion en ne déclarant pas à son employeur la conclusion des contrats avec les entreprises privées, ni les revenus y relatifs, alors que le règlement interne lui imposait de telles obligations. Le grief doit par conséquent être écarté.
2.2.2 Seconde période durant laquelle le recourant a travaillé pour l'UNIL et l'EPFL (du 1er septembre 2000 à fin juin 2005).
2.2.2.1 S'agissant de cette seconde période, l'autorité de première instance a nié que le recourant ait eu un pouvoir de gestion, compte tenu des nouveaux règlements internes en vigueur. Elle a en revanche admis que celui-ci avait un pouvoir de représentation de par sa fonction de Professeur, ce que l'intéressé, à juste titre, ne conteste pas. En effet, il lui incombait par exemple d'entamer les pourparlers avec les partenaires industriels en vue d'une éventuelle collaboration.
2.2.2.2 Reste encore à examiner si ce dernier a abusé de ce pouvoir.
Selon le règlement applicable (cf. arrêt attaqué p. 20) lors de la deuxième période UNIL, les contrats de mandats de recherche devaient être rédigés en la forme écrite, être autorisés préalablement par le Rectorat, s'ils engageaient l'Université pour un an et plus ou si les prestations fournies par un tiers atteignaient ou dépassaient 500'000 fr., et, dans tous les cas, être portés à la connaissance du Rectorat par la voie de service. Les revenus des mandats de recherche étaient à la disposition des subdivisions de l'Université qui avaient exécuté le mandat, sous déduction d'une redevance de 3 % versée à l'Université. L'éventuelle répartition du solde des revenus entre une subdivision de l'Université et un membre de son personnel devait être réglée par un accord interne porté à la connaissance du Rectorat.
Selon les règlements applicables (cf. arrêt attaqué p. 21 et 22) lors de la période EPFL, le chef d'unité était compétent pour négocier et conclure le contrat au nom de l'Ecole. Il devait faire appel à l'assistance et aux conseils des services centraux compétents. Lorsque le montant de l'apport financier du tiers dépassait 50'000 fr., le chef d'unité devait solliciter l'approbation de la direction préalablement à la conclusion du contrat de mandat ou de participation.
En l'espèce, le recourant a signé toute une série de contrats avec l'industrie privée, en mentionnant sa fonction au sein de l'UNIL, puis sa qualité de Professeur auprès de l'EPFL. Il a établi les factures sur papier à en-tête desdites institutions. Il a fait naître, sous la raison sociale de ses employeurs, divers engagements. Toutefois, il n'a jamais demandé la moindre autorisation au rectorat de l'UNIL pour les contrats engageant cette institution pour plus d'un an ou si les prestations fournies par le tiers atteignaient ou dépassaient 500'000 fr. Il n'a pas davantage abordé la direction de l'EPFL pour les contrats comportant une contribution financière du tiers supérieure à 50'000 fr. Ainsi, aucun des contrats conclus, ni les revenus provenant de ceux-ci n'ont jamais été communiqués aux employeurs concernés, qui n'ont par conséquent pas eu la possibilité de s'opposer ou de consentir à la conclusion de ces engagements vis-à-vis de l'industrie privée, ni de s'assurer de la destination des montants perçus. Dans ces conditions, le recourant a abusé de son pouvoir de représentation. Le grief est donc vain.
2.3 Le recourant conteste ensuite la réalisation d'un dommage.
Dans la mesure où la critique du recourant repose sur des faits ou moyens de preuve nouveaux, celle-ci est irrecevable (cf. art. 99 al. 1 et 105 al. 1 LTF).
Selon les faits retenus, au sujet desquels aucun arbitraire n'est allégué ni démontré conformément aux exigences posées par l'<ref-law>, le recourant a utilisé, au profit de l'industrie privée, les ressources de l'UNIL, puis de l'EPFL, ainsi que le matériel et le personnel desdites institutions, sans leur en rembourser les frais, ni rétrocéder les montants qui leur étaient dus en application des règlements alors en vigueur (cf. arrêt attaqué p. 19 ss). Ainsi, le comportement du recourant a porté atteinte aux intérêts pécuniaires de ses employeurs. Ceux-ci ont en effet tout au moins subi un manque à gagner dans la mesure où ils n'ont pu obtenir le remboursement des frais entraînés par l'exécution des mandats conclus par l'intéressé avec les partenaires industriels.
Sur le vu de ce qui précède, la critique doit être rejetée dans la mesure de sa recevabilité.
2.4 Pour le reste et à juste titre, le recourant ne conteste pas la réalisation des autres conditions de l'infraction visée par l'<ref-law>.
3. Contestant l'application du nouveau droit, le recourant soutient que celui-ci aboutit au prononcé d'une peine plus lourde que celle qui lui aurait été infligée sous l'ancien droit.
En l'espèce, il ressort clairement de l'arrêt entrepris que le Tribunal pénal fédéral a voulu infliger au recourant une peine supérieure à 18 mois (cf. arrêt du 10 septembre 2009 p. 60), ce qui, sous l'ancien droit, excluait l'octroi du sursis (cf. art. 41 aCP). Dès lors, l'autorité de première instance a, à juste titre, appliqué le nouveau droit, celui-ci prévoyant l'octroi du sursis total pour les peines privatives de liberté allant jusqu'à deux ans (cf. <ref-law>).
4. Le recourant requiert l'octroi du sursis à la peine pécuniaire prononcée à son encontre.
4.1 Conformément à l'<ref-law>, le juge peut prononcer, en plus d'une peine assortie du sursis, une peine pécuniaire sans sursis ou une amende selon l'<ref-law>.
Cette combinaison se justifie lorsque le sursis peut être octroyé, mais que, pour des motifs de prévention spéciale, une sanction ferme accompagnant la sanction avec sursis paraît mieux à même d'amener l'auteur à s'amender. La peine privative de liberté est alors prépondérante, alors que la peine pécuniaire sans sursis ou l'amende est d'importance secondaire. Cette combinaison de peines ne doit toutefois pas conduire à une aggravation de la peine ou permettre une peine supplémentaire. Elle permet uniquement, dans le cadre de la peine adaptée à la culpabilité, une sanction correspondant à la gravité des faits et à la personnalité de l'auteur. Les peines combinées, dans leur somme totale, doivent être adaptées à la faute (<ref-ruling> consid. 4.5.2 p. 8).
4.2 La Cour des affaires pénales a considéré que la plus grande partie de la sanction à infliger, soit 18 mois, devait être prononcée sous la forme d'une peine privative de liberté, celle-ci pouvant être suspendue en vertu de l'<ref-law>. Elle a toutefois estimé, qu'en application de l'<ref-law>, il convenait également d'infliger au recourant une peine pécuniaire ferme fixée à 60 jours, ce afin de le dissuader clairement et définitivement de commettre de nouvelles infractions au détriment de ses employeurs actuels ou futurs et d'ancrer en lui la conscience de la faute commise.
Conformément au texte et au but visé par l'<ref-law>, la peine pécuniaire infligée au recourant, en application de cette dernière disposition, ne saurait être assortie du sursis. Pour le reste, cette sanction ferme se justifie pour des considérations de prévention, que le recourant ne conteste d'ailleurs pas. Enfin, elle n'est pas simplement ajoutée à la peine privative de liberté prononcée avec sursis et conserve un caractère accessoire par rapport à cette dernière. Le grief est donc vain.
5. Le recourant soutient que les prétentions civiles doivent être traitées séparément par les juridictions civiles compétentes et non dans un arrêt ultérieur par la Cour des affaires pénales du Tribunal pénal fédéral.
5.1 Aux termes de l'art. 210 PPF, l'action civile dérivant d'une infraction peut être exercée en la procédure pénale fédérale. Elle est jugée par la juridiction fédérale de répression dans la mesure où le prévenu n'est pas acquitté et où la poursuite n'est pas abandonnée (al. 1). Le tribunal peut, dans un premier temps, ne statuer que sur la question pénale et traiter ultérieurement les prétentions civiles (al. 2). Dans le cas où le jugement complet des prétentions civiles exigerait un travail disproportionné, le tribunal peut se limiter à adjuger l'action civile dans son principe et renvoyer le lésé pour le reste devant les tribunaux civils. Dans la mesure du possible, il doit cependant juger complètement les prétentions de faible importance (al. 3).
Cette disposition a la même teneur que le texte des art. 38 al. 1 à 3 LAVI et 9 al. 1 à 3 aLAVI. Selon la jurisprudence relative à cette dernière disposition, le renvoi devant les tribunaux civils ne se justifie que dans les cas où la détermination du préjudice exige des recherches importantes et difficiles. Ce genre de complications justifie, dans l'intérêt de la victime, de n'adjuger l'action civile que dans son principe. Il ne faut toutefois pas recourir trop facilement à cette solution. Il ne suffirait notamment pas de dépenses supplémentaires susceptibles de modifier le montant du dommage. Il faut que le jugement exige un travail disproportionné par quoi il faut entendre des recherches compliquées propres à retarder considérablement le jugement. L'importante exception au principe que constitue le renvoi au juge civil impose en effet de n'en faire qu'une application restrictive. Lorsqu'il s'agit uniquement de fixer un montant et que, par exemple, un certificat médical ou une expertise fait défaut, il convient alors de ne statuer que sur la question pénale et de traiter ultérieurement les prétentions civiles, après l'obtention des pièces requises. Si malgré la production des pièces requises, le jugement des prétentions civiles, dans un second temps, exigerait un travail disproportionné, les premiers juges pourraient toujours se limiter à adjuger l'action civile dans son principe et renvoyer la victime pour le reste devant les tribunaux civils (cf. <ref-ruling> consid. 2). Cette jurisprudence vaut également pour l'interprétation de l'art. 210 PPF.
5.2 En l'espèce, la Cour des affaires pénales a simplement dit, dans le dispositif de sa décision, que les questions civiles seront traitées ultérieurement, faisant ainsi implicitement application de l'art. 210 al. 2 PPF. Elle ne s'est pas prononcée sur les dommages subis par les lésés, ni sur les moyens à mettre à oeuvre ou les éventuelles difficultés pour chiffrer le préjudice des parties intimées. Reste que, conformément à la jurisprudence précitée, les premiers juges pourraient encore se limiter à adjuger l'action civile dans son principe et renvoyer les lésés pour le reste devant les tribunaux civils, dans la mesure où le jugement de leurs prétentions exigerait un travail disproportionné. Le grief du recourant est par conséquent prématuré, de sorte qu'il doit être écarté.
6. Le recourant demande la révocation de sa condamnation au paiement des frais et l'allocation de dépens compte tenu de la durée de la procédure et des frais spéciaux engendrés par la tenue de l'audience de trois jours à Bellinzone. Il requiert également que les séquestres soient déclarés caducs.
6.1 Sous peine d'irrecevabilité, le recours doit être motivé conformément à l'<ref-law>, qui exige que le recourant indique en quoi la décision attaquée viole le droit. Les griefs mentionnés à l'<ref-law>, en particulier celui pris d'une violation des droits fondamentaux, sont toutefois soumis à des exigences de motivation accrues, qui correspondent à celles qui résultaient de l'art. 90 al. 1 let. b OJ pour le recours de droit public (<ref-ruling> consid. 1.4 p. 287).
6.2 Le chefs de conclusion précités ne comportent pas la moindre motivation. Ils sont par conséquent irrecevables.
7. Le recours doit ainsi être rejeté dans la mesure de sa recevabilité. Le recourant, qui succombe, supportera les frais judiciaires (cf. <ref-law>).

Par ces motifs, le Tribunal fédéral prononce:
1. Le recours est rejeté dans la mesure où il est recevable.
2. Les frais judiciaires, arrêtés à 4'000 fr., sont mis à la charge du recourant.
3. Le présent arrêt est communiqué aux parties et au Tribunal pénal fédéral, Cour des affaires pénales.
Lausanne, le 1er juin 2010
Au nom de la Cour de droit pénal
du Tribunal fédéral suisse
Le Président: La Greffière:
Favre Bendani