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profil-zyak-2012 - Nathalie Lucas

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Description

Niveau: Supérieur, Doctorat, Bac+8
N° d'ordre :……………… Thèse présentée pour obtenir LE TITRE DE DOCTEUR DE L'INSTITUT NATIONAL POLYTECHNIQUE DE TOULOUSE École doctorale TRANSFERTS, DYNAMIQUE DES FLUIDES, ENERGETIQUE ET PROCEDES (TYFEP) Spécialité : Sciences des agro-ressources Par Nathalie LUCAS Etude et mise au point d'une nouvelle méthode d'évaluation de la bioassimilation : utilisation des isotopes stables du carbone pour le marquage de la biomasse microbienne Soutenue le 24 Octobre 2007 devant le jury composé de : Mme BELLON-MAUREL Véronique Rapporteur Mme RECOUS Sylvie Rapporteur Mme SILVESTRE Françoise Directeur de thèse Mme QUENEUDEC t'KINT Michèle Directeur de thèse M. NAVA-SAUCEDO José-Edmundo Membre M. BELLOY Christian Membre M. BEWA Hilaire Membre M. FRANCE-LANORD Christian Membre M. GARCIA-DIAZ Eric Membre invité

évaluation de la bioassimilation

feutres végétaux

bioassimilation

choix de la flore

signature isotopique de la biomasse fongique

analyse isotopique

films de paillage

pré-culture de la biomasse fongique en milieu liquide

observations macroscopiques de la colonisation microbienne

Sujets

Beaudoin

Belloy

Silvestre

Guillemette

Institut de France

DuPont

Informations

Publié par	profil-zyak-2012
Publié le	01 octobre 2007
Nombre de lectures	44
Langue	Français
Poids de l'ouvrage	3 Mo

Extrait

N° d’ordre :………………

Thèse
présentée

pour obtenir

LE TITRE DE DOCTEUR DE L’INSTITUT NATIONAL
POLYTECHNIQUE DE TOULOUSE

École doctorale TRANSFERTS, DYNAMIQUE DES FLUIDES, ENERGETIQUE ET PROCEDES
(TYFEP)

Spécialité : Sciences des agro-ressources

Par Nathalie LUCAS

Etude et mise au point d’une nouvelle méthode
d’évaluation de la bioassimilation : utilisation des
isotopes stables du carbone pour le marquage de la
biomasse microbienne

Soutenue le 24 Octobre 2007 devant le jury composé de :

Mme BELLON-MAUREL Véronique Rapporteur
Mme RECOUS Sylvie
Mme SILVESTRE Françoise Directeur de thèse
Mme QUENEUDEC t’KINT Michèle hèse
M. NAVA-SAUCEDO José-Edmundo Membre BELLOY Christian Membre
M. BEWA Hilaire Membre FRANCE-LANORD Christian Membre
M. GARCIA-DIAZ Eric Membre invité

Remerciements

Je tiens à remercier tous les membres du jury d’avoir accepté de juger ce travail et en
particulier Véronique BELLON-MAUREL et Sylvie RECOUS pour leurs précieux conseils.

Merci à Françoise SILVESTRE et Michèle QUENEUDEC t’KINT d’avoir accepté de diriger
cette thèse, de m’avoir fait confiance et m’avoir encouragée à allier les différentes disciplines
qui font la richesse de cette thèse.

Merci à l’Agence De l’Environnement et la Maîtrise de l’Energie (ADEME) pour avoir
financé ce travail, et plus particulièrement à Hilaire BEWA pour son soutien permanent et ses
conseils.

Merci à Agro-industrie Recherches et Développements (ARD) pour avoir accepté de
cofinancer cette thèse. Je tiens à remercier particulièrement Frédéric MARTEL pour avoir
défendu ce projet auprès de M. Le Henaff et Christian BELLOY pour son soutien quotidien.

Merci à l’équipe Ingénierie des Matériaux du Laboratoire des Technologies Innovantes, aux
équipes Chimie, Analytique et Environnement d’ARD, au Museum National d’Histoire
Naturelle et plus particulièrement à Mme Dupont, au groupe industriel qui souhaite conserver
l’anonymat (merci à KR et NL) d’avoir répondu favorablement lorsque nous vous avons
sollicité.

Merci au Laboratoire de Génie Enzymatique et Cellulaire et en particulier Jean-Noël Barbotin
de m’avoir accueillie pour effectuer toutes les expérimentations microbiologiques et les
observations macro et microscopiques.

Merci au Centre de Recherche Pétrographique et Géologique. Merci à Christian
FRANCELANORD d’avoir répondu favorablement à notre sollicitation, de m’avoir accueillie au sein
du laboratoire des isotopes stables et pour tous ses conseils. Merci également à Caroline
GUILLEMETTE pour avoir pris le temps de me former à l’analyse isotopique.

Merci au Laboratoire de Réactivité et Chimie du Solide, notamment Bernard BEAUDOIN
pour les observations au microscope électronique.

Merci à Sylvain, Guillaume, l’équipe fractionnement d’ARD, Blaise, Pablo, Brice, Jevgenij,
Moody, Saïd, Abdelghani, Nemer et bien d’autres encore d’avoir travaillé à mes côtés et de
m’avoir supporté.

Pour finir mais non les moindre, MERCI aux deux facteurs de croissance de cette thèse :
à Edmundo pour ton aide quotidienne, pour tes critiques scientifiques, pour l’ensemble
de nos discussions dont certaines dépassaient le cadre de la thèse. Merci d’avoir toujours été
présent et d’avoir mis tes compétences pluridisciplinaires au service de cette thèse.
à Christophe, l’initiateur de ce projet. Spontanément, tu as su percevoir l’intérêt, la
pertinence et l’innovation de cette méthode ainsi que mes capacités à réussir ce projet. Merci
de la confiance pour deux en moi. Merci de ta présence à mes côtés…

Sommaire
Introduction……….……………………………………………………………………………1

Chapitre I : Etude bibliographique

I. La biodégradation............................................................................................................... 5
A. La biodétérioration......................................................................................................... 6
B. La biofragmentation....................................................................................................... 9
1. Voie enzymatique 9
2. Voie radicalaire........................................................................................................ 13
C. La bioassimilation 14
1. Catabolisme.............................................................................................................. 15
2. Anabolisme............................................................................................................... 18
II. Biodégradabilité.... 20
A. Mise en place du test .................................................................................................... 22
1. Le composé à tester.................................................................................................. 22
2. Les conditions de culture.......................................................................................... 23
3. La flore..................................................................................................................... 26
B. Les techniques d’évaluation usuelles ........................................................................... 26
C. Une nouvelle approche dans l’évaluation de la bioassimilation : les isotopes, traceurs
des flux biogéochimiques. 30
1. Généralités................................................................................................................ 30
2. Les isotopes dans les cycles biogéochimiques......................................................... 33
3. Les plantes C3 et C4................................................................................................. 36

Chapitre II: Matériel et méthodes

I. Matériel........ 43
A. Les substrats de dégradation ........................................................................................ 43
1. Les feutres végétaux 43
2. Les films de paillage ................................................................................................ 43
3. Autres films de paillage, le néosac........................................................................... 44
4. Une substance à activité biocide .............................................................................. 44
5. Un feutre/biocide...................................................................................................... 44
B. La flore......................................................................................................................... 44
1. La conservation des souches .................................................................................... 44
2. La culture des souches fongiques en milieu liquide................................................. 45
II. Méthodes.......................................................................................................................... 47
A. Respirométrie selon la directive OCDE 301F.............................................................. 47
B. Observations macroscopiques...................................................................................... 48
C. Observations microscopiques....................................................................................... 48
1. Microscope photonique............................................................................................ 48
2. Microscopie électronique......................................................................................... 48
D. Analyse isotopique....................................................................................................... 49
1. EA-IRMS (Elemental analyzer – Isotopes Ratio Mass Spectrometer) .................... 50
2. "Dual inlet" ou double introduction ......................................................................... 51

Chapitre III: Mise au point d'un test de bioassimilation

Phase A: Choix des conditions expérimentales
I. Choix des substrats........................................................................................................... 57
A. Les résines époxydées.................................................................................................. 57
B. Fus X, un tensio-actif ................................................................................................... 59
C. Les fibres végétales ...................................................................................................... 60
D. Les plastiques biodégradables...................................................................................... 61
E. Les substances à activité biocide......................