Metabolic modelling under non-balanced growth : application to microalgae growth for biofuels production
Year: 2014
Type: dissertation
Abstract: Modélisation métabolique en condition de croissance non équilibrée : Application à la croissance des microalgues dans un contexte de bio-raffinerie environnementale La modélisation métabolique est un outil performant pour mieux comprendre, prédire et optimiser les bioprocédés, particulièrement lorsqu'ils impliquent des molécules d'intérêt. Malheureusement, l'utilisation de cette approche de modélisation pour des métabolismes dynamiques est difficile à cause du manque de données expérimentales nécessaires pour définir et calibrer les cinétiques des réactions appartenant aux chemins métaboliques. C'est pourquoi, les modèles métaboliques sont souvent utilisés sous l'hypothèse de croissance équilibrée. Cependant, pour certains procédés comme la croissance photoautotrophique des microalgues, l'hypothèse de croissance équilibrée ne semble pas raisonnable à cause de la synchronisation de leur cycle circadien sur la lumière du jour. Cependant, une compréhension approfondie du métabolisme des microalgues est nécessaire afin d'optimiser les rendements de production des bioprocédés basés sur ces microorganismes, comme par exemple la production de biocarburants.Dans cette thèse, DRUM, une nouvelle approche de modélisation métabolique dynamique qui prend en compte la croissance non-équilibrée, a été développée. La première étape de l'approche consiste à découper le réseau métabolique en sous-réseaux décrivant des réactions qui sont spatialement et fonctionnellement proches et supposés satisfaire une croissance équilibrée. Les métabolites interconnectant les sous-réseaux peuvent alors avoir un comportement dynamique. Puis, grâce à l'analyse de modes élémentaires, chaque sous-réseau est réduit à des réactions macroscopiques, pour lesquelles des cinétiques simples sont supposées. Enfin, un système d'équations ordinaires différentielles est obtenu pour décrire la consommation des substrats, la production de biomasse, les produits excrétés et l'accumulation de certains métabolites intracellulaires.DRUM a été appliquée à l'accumulation des lipides et des carbohydrates de la microalgue Tisochrysis lutea soumise à des cycles jour/nuits en condition d'azote normal et de carence azotée. Le model décrit avec précision les données expérimentales. DRUM a également été appliquée à la microalgue Chlorella Sorokiniana en croissance hétérotrophique, montrant que la croissance équilibrée est valide dans ce cas-là.
Source: theses.fr (ABES)
Author: Caroline Baroukh
Institution: Université Montpellier 2
Language: French
Subfield: Molecular Biology
Domain: Life Sciences
Open Access status: green
OpenAlex ID: W7143779873