Soutenance de thèse de RAIHAN HAMROUNI

Ecole Doctorale
SCIENCES CHIMIQUES - Marseille
Spécialité
Sciences Chimiques
établissement
Aix-Marseille Université
Mots Clés
Trichoderma asperellum,contrôle biologique,enzymes lytiques,6-pentyl-alpha pyrone,bioreacteur à usage unique,fermentation en milieu solide
Keywords
Trichoderma asperellum,Biopesticides,lytic enzymes,6-pentyl-alpha pyrone,6-pentyl-alpha pyrone,solid state fermentation
Titre de thèse
Criblage, identification, physiologie de croissance et métabolisme de Trichoderma asperellum cultivé sur des substrats solides
Screening,identification,Physiology of growth and metabolism of Trichoderma asperellum grown on solid media
Date
Lundi 22 Juillet 2019 à 0:30
Adresse
Aix-Marseille Université - - AVE Escadrille Normandie Niemen - 13013 Marseille
Salle des theses
Jury
Directeur de these Mme Nathalie DUPUY Université Aix Marseille
CoDirecteur de these M. Ahmed MASMOUDI Université de Manouba
Examinateur M. Ameur CHERIF Université de Tunis El Manar
Examinateur Mme Josiane MOLINET Aix Marseille Université
Examinateur M. Cristobal AGUILAR N. Université de Coahuila
Rapporteur Mme Sabine GALINDO Université de Montpellier
Rapporteur Mme Imen OUZARI HADDA Université de Tunis El Manar

Résumé de la thèse

Suite aux désordres écologiques engendrés par l’utilisation des pesticides chimiques, le marché des bio pesticides est en plein essor, même s’il ne représente encore que 2 % du marché des produits phytosanitaires. Le contrôle biologique des ravageurs des cultures représente une solution alternative tout à fait fiable pour lutter contre les nuisances. Parmi les champignons filamenteux (Beauveria bassiana, Metarhizium anisopliae, Paecelomyces lilacinus, Trichoderma harzianum) il existe des souches homologuées pour leurs utilisations dans la lutte biologique. En particuliers, les souches de Trichoderma peuvent produire la 6 Pentyl-alpha-Pyrone (6-PP), métabolite secondaire antifongique volatile à forte odeur de noix de coco. Ces molécules bioactives, ainsi que les enzymes et les conidies de Trichoderma présentent un potentiel antifongique intéressant susceptible d’être utilisées pour lutter contre des ravageurs et donc de limiter l'apport de pesticides chimiques. Pour l'ensemble de ces propriétés nous avons étudié la croissance et le métabolisme de 23 souches de Trichoderma utilisées comme agents de contrôle biologique contre d'autres champignons phytopathogènes (Botrytis cinerea). Pour la culture de ces souches nous avons utilisé la Fermentation en Milieu Solide sur différents mélanges de coproduits agroindustriels (bagasse de canne à sucre ou sarments de vigne, son de blé ou purée de pommes de terre, moringa ou jatropha, chitine ou huile d’olive grignons d'olive ou grignon d’argan). Différents types de bioréacteurs ont été testés parmi lesquels un nouveau bioréacteur à usage unique. L’objectif recherché est l'obtention d'un produit fermenté contenant un cocktail d'enzymes lytiques, une concentration élevée en 6-PP et une concentration très élevée de conidies viables et virulentes. Concrètement ce travail de thèse a permis de (i) constituer une collection importante de souches de Trichoderma provenant de différents pays, (ii) réaliser un criblage de souches nous ayant permis de sélectionner les souches les plus performantes (Trichoderma asperelum), (iii) optimiser au niveau du laboratoire la production de 6-PP, de conidies et des enzymes lytiques tels que les amylases, les lipases, les cellulases, par les souches de T.asperellum identifiées précédemment, afin de trouver le compromis idéal entre les aspects quantitatifs et qualitatifs c’est-à-dire une production conséquente de métabolites possédant une forte activité antifongique, exploitable pour lutter contre les ravageurs des cultures et donc de limiter les apports de pesticides. (iv) extrapoler la production des conidies de T.asperellum à un niveau pilote industriel dans le bioréacteur prototype FMS à usage unique, récemment breveté par l'IRD. Les résultats obtenus ont montré un effet bénéfique de l’aération forcée sur la production des conidies, des enzymes lytiques (cellulases, amylases, lipases) et de la 6-PP par T.asperellum TV104, T.asperellum TF1, T.asperellum QT22046 cultivés sur le mélange : sarments de vigne, jatropha, purée de pomme de terre, grignons d’olive et huile d’olive. Ce milieu de culture a été défini lors d’une étape précédente de plan d’expériences. Cette étude a également validé le fonctionnement du bioréacteur à usage unique.

Thesis resume

Biopesticides are placed as a viable alternative to control pests and as a possible substitute for the traditional chemical that causing severe damages to human health, to ecology by non-target organisms eliminated and the creation of pests resistant to pesticides. Already, exists a big number of studies focused on the selection of microorganisms to inhibit pests even kill them, evaluation of effectiveness against pests, mechanisms of action, production systems, viability, among others. Trichoderma is a filamentous fungus considered as biocontrol agent (BCA). During their development, Trichoderma produce biomass, lytic enzymes, conidia and secondary metabolites like 6-pentyl-alpha-pyrone (6-PP), a fungicidal compound. The aim of this thesis is the production of these 6-PP, lytic enzymes (cellulases, lipases, amylases) and conidia through the cultivation of the fungus on solid medium. The choice of solid state fermentation (SSF) as cultivation method is not only driven by quantitative and qualitative considerations, but also by economical aspect. In fact, SSF allows the valorization of agroindustrial wastes having an impact on the worldwide ecology. First, this work deals the screening and identification based on internal transcribed spacer (ITS) sequence analysis of Trichoderma strains derived from different natural sources on solid media for 6-PP and conidia production. The second part of this work focuses on the optimization of culture condition using experimental methodology in order to increase enzymes (cellulases, lipases, amylases) conidia and 6-PP production. For this purpose, an original optimization strategy is proposed to overcome specific valorization of wastes generated by agroindustrial. Finally, a scale transfer of the production is advanced by means of an innovative prototype single used bioreactor producing fermented material. The results shows a beneficial effect of forced aeration on the production of conidia, lytic enzymes (cellulases, amylases, lipases) and 6-PP by T.asperellum TV104, T.asperellum TF1, T.asperellum QT22046 grown on the mixture: vine branches, jatropha, potato puree, olive nibbles and olive oil. This culture medium is defined after the experimental planning. In addition, the culture conditions confirmed the validity of the single used bioreactor to produce 6-PP, conidia, and enzymes. Scale-up may pave a way for efficient validation of the system effectiveness and economic evaluation the SSF processes; results led to the production of 84.63x109 (conidias/g dray matter).