Les cultures mixtes : de la compréhension de l’interaction des microorganismes au développement de bioprocédés à faible empreinte carbone

Le développement des bioprocédés du futur est au cœur des activités de notre équipe ; Ainsi, l’objectif est de concevoir et de mettre en œuvre des bioprocédés plus performants et à faible empreinte écologique. À ce titre, le CO₂ généré lors d’une biotransformation doit être pris en compte et valorisé. Dans ce cadre, l’utilisation de consortia microbiens semble une voie prometteuse qui reste peu étudiée. Cette approche est notamment intéressante lorsqu’un ou plusieurs microorganismes hétérotrophes et autotrophes, en culture mixte, produisent un même produit d'intérêt.

Par exemple, dans le cadre de la production d’huile par une culture mixte mettant en œuvre une levure oléagineuse et une microalgue, la levure transforme le substrat (glucose) en biomasse, en huile et en CO₂, et la microalgue produit de la biomasse et de l’huile à partir du CO₂. Ainsi, une partie du CO₂ qui serait rejeté par le bioprocédé est transformé en produit d’intérêt et une augmentation du rendement de production de l'huile est attendue par rapport à celui de la monoculture de levure.

Nos travaux visent à étudier, à l’échelle du laboratoire par une approche expérimentale et de modélisation, le comportement de S. cerevisiae et de C. vulgaris au sein d’une culture mixte en milieu liquide et immobilisée sous forme de colonies. L’objectif final est d’optimiser un bioprocédé impliquant une symbiose microbienne basée en grande partie sur l'échange de CO₂ entre les microorganismes. L'intérêt plus immédiat est de tester un modèle couplé à l'échelle d'une colonie immobilisée  pour mieux comprendre les paramètres clés des interactions.

Parmi les résultats obtenus présentés ci-dessous, le flux de CO₂ entre S. cerevisiae et C. vulgaris a été mesuré et la croissance des colonies a été quantifiée par une méthodologie mettant en œuvre l’imagerie 3D couplée à la modélisation^(1,2,3).

	Evolution de la concentration en CO2 et O2 dissous en fonction du temps pour la culture mixte de S. cerevisiae et C. vulgaris en milieu liquide
	Image confocale de culture mixte, S. cerevisiae (en vert, GFP - Green fluorescent protein) et C. vulgaris (en rouge)
	Image 3D d’une colonie immobilisée de C. vulgaris.

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Références : (1) Taidi B., Lebernede G., Koch L., Perre P., Chichkov B. (2016) Colony development of laser printed eukaryotic (yeast and microalga) microorganisms in co-culture. International Journal of Bioprinting, 2: 37-43.
(2) La A., Taidi B., Perré P. (2018) Mixed culture of Saccharomyces cerevisiae and Chlorella vulgaris: cell counting method and medium design. 6th International Congress on Green Process Engineering. Juin 2018, Toulouse, France
(3) La A. , Perré P., Taidi B. (2018) Process for symbiotic culture of Saccharomyces cerevisiae and Chlorella vulgaris for in situ CO2 mitigation. Applied Microbiology and Biotechnology- soumis.