Interactions DYnamiques entre les phénomènes BIOlogiques et Physiques pour la maîtrise des performances des BIOProcédés – IDyBioPBioP

Notre projet vise la maîtrise des performances de bioprocédés par la connaissance des relations entre les dynamiques de l'expression du potentiel du microorganisme et les dynamiques des phénomènes physiques. Lorsque le mélange induit des hétérogénéités microscopiques et/ou macroscopiques de concentration, le métabolisme microbien est localement orienté de manière réversible ou irréversible. Deux enjeux majeurs sont relevés : 1. la maîtrise des performances des bioprocédés lors d'extrapolation industrielle : dans les bioréacteurs de très grandes dimensions, nous cherchons à élucider l'impact des hétérogénéités de mélange sur les performances du bioréacteur industriel comparées à celles du pilote de laboratoire2. la maîtrise du recyclage cellulaire pour le maintien de l'activité cellulaire et l'intensification des performances des bioprocédés multi-étagés : le maintien de l'activité microbienne est recherchée par le recyclage partiel des cellules entre deux étages. La pertinence de cette stratégie dépend de la dynamique de la réponse biologique à une variation environnementale macroscopique.L'approche consiste en - la caractérisation expérimentale du mélange dans les bioréacteurs configurés pour l'analyse de la réponse microbienne -la caractérisation de cette réponse en fonction de la nature, l'intensité et le temps d'action d'une perturbation ; l'analyse systémique réconciliera les observations macrocinétiques, microscopiques et moléculaires -la modélisation de la réponse microbienne et des écoulements -l'intégration des deux modèles et la validation sur deux pilotes de laboratoire dédiés à ces travaux en fonction des deux domaines d'application visés.Par une démarche inter-disciplinaire (Microbiologique, Physiologie, Mécanique des Fluides, Conduite Supervisée), le projet concerne un domaine d'étude peu exploré dont l'investigation est aujourd'hui possible par l'utilisation de nouveaux outils (marquage génétique, mesures physiques empruntés aux nanosciences).