Proposition de sujet de thèse – 2016

Proposition de sujet de thèse – 2016
Titre : BioSound-IR : MS-AFM-IR platform for structural analysis of lipid inclusions in oleaginous
micro-organisms
Responsable : E. Lesniewska
Axe(s) scientifique(s) : 1
Equipe(s) de recherche : OSNC
Coresponsable(s): E. Bourillot
Contexte scientifique général, caractère innovant et impact global du sujet :
Le projet s’inscrit dans le cadre de l’ANR-15-CE09-0002-01 – BioSound-IR, sélectionné par l’ANR dans le
cadre de l’appel à projets générique 2015, dont le porteur est E. Lesniewska.
Le biodiesel est une source d'énergie renouvelable alternative intéressante avec de nombreux avantages
environnementaux par rapport aux carburants fossiles : il est neutre en carbone et beaucoup moins toxique
que les carburants issus de ressources fossiles. Le biodiesel pourrait réduire la dépendance en carburant
dont les prix et la fourniture dépendent fortement des situations politiques et du climat. Aujourd'hui, le
biodiesel est issu principalement de la trans-estérification des triacylglycérols (TAG) présents dans les graines
de plantes oléagineuses, en esters méthyliques d'acides gras. Le but ultime est d'initier une production
industrielle de biodiesel à base microbienne.
Biosound-IR propose une approche multidisciplinaire associant des expertises en physiologie et génétique
microbienne, en techniques d'imagerie, en spectroscopie, en chimie analytique et en chemio-informatique.
Objectif du projet :
Une plate-forme spécifique de tomographie acoustique tridimensionnelle 3D couplée à la technique AFM-IR
(microscopie à force atomique couplée à une source laser accordable infrarouge), doit être développée. Le
Raman spontané et l'imagerie de fluorescence devront être mis en œuvre sur la plateforme MS- AFM. Les
modes d'imagerie et de spectroscopie les plus appropriés seront développés en imagerie haute vitesse. Le
projet gérera le développement d’un dispositif portable BioWave-Pen de détection micro-onde pour le
phénotypage rapide des meilleurs mutants producteurs de TAG. Par ailleurs cette technique pourra être
utilisée et pour suivre la consommation des nutriments présents dans le milieu de culture et l’excrétion de
métabolites intracellulaires et servira à l'optimisation des conditions de fermentation. Le contenu global en
TAG, le volume et la localisation des corps lipidiques seront étudiés dans des souches naturelles ou mutantes
de Streptomyces. BioSound-IR est un projet de recherche fondamental susceptible de soutenir les efforts
d'entités engagées dans le développement des voies alternatives et économiquement viables de production
de biodiesel.
Travail proposé :
A partir de résultats préliminaires, soumis à Nanoscale, les objectifs du projet Biosound - IR sont :
1. Conception d’un dispositif portable, Biowave-Pen, pour le dépistage des cellules viables pour la
production de biocarburants, le suivi de l'évolution de la composition du milieu de culture tout au long du
processus de fermentation.
2. Développer une plate-forme commune Biosound-IR de tomographie 3D pour la localisation non invasive
et non destructive de vésicules lipidiques à l'intérieur des bactéries,la détermination de leur volume et le
pourcentage d'inclusions de pétrole.
3. Combiner l'outil tomographique 3D avec la localisation de protéines marquées par fluorescence et Raman.
4. Présentation des travaux au cours de 2 conférences internationales et aux comités de suivi ANR.
5. Mise en place d’un Comité de suivi de thèse avec 2 membres extérieurs (Pr. A. Dazzi, Dr. M.J. Virolle)
Connaissances requises : AFM, HS-AFM, SMM, microscopie confocale, techniques de microfabrication,
culture cellulaire, Labview, outils de conception et de modélisation.
Contact : Eric Lesniewska ([email protected]) – Eric Bourillot ([email protected])