Description du poste

Contexte et objectifs :
La méthanisation est une voie de dégradation microbienne au cours de laquelle la matière organique complexe est minéralisée en un biogaz composé principalement de méthane et de dioxyde de carbone. Le résidu de matière non dégradé est appelé digestat. Ce processus biologique est le résultat d’une chaîne réactionnelle complexe classiquement décomposée en 4 étapes successives faisant intervenir des populations microbiennes spécifiques constituant un réseau trophique (hydrolyse, acidogenèse, acétogenèse et méthanogenèse).
La méthanisation est utilisée au niveau industriel pour le traitement et la valorisation des effluents et déchets organiques. Le suivi en ligne du fonctionnement des procédés industriels est aujourd’hui basé sur des indicateurs simples tels que la production de gaz, le suivi du pH, du potentiel redox, et des analyses de matière. Ces indicateurs ne rendent compte que tardivement des changements de communauté microbienne à l’origine de disfonctionnements grave des procédés
C’est pourquoi, nous travaillons sur un projet de caractérisation d’indicateurs de disfonctionnement des procédés de méthanisation basé sur le suivi de la composition des digestats par capteurs infra rouge et sur le développement d’outils moléculaires de quantification des groupes fonctionnels microbiens de la méthanisation. L’objectif de ce projet de master est double : 1. Compléter la mise en oeuvre au laboratoire de protocoles de suivi des groupes microbiens fonctionnels de la méthanisation et 2. Analyser les données de séquençage haut débit d’ADNr 16S déjà acquises sur des procédés réels et des pilotes de laboratoire.

Méthodologie envisagée :
1. Synthèse bibliographique des protocoles de suivi des groupes fonctionnels de la méthanisation par qPCR et RT-qPCR des ADNr 16S et gènes de fonction des groupes microbiens impliqués dans les étapes d’acétogenèse et méthanogenèse.
2. Mise en oeuvre et validation des protocoles sur des échantillons de digesteurs anaérobies du laboratoire. Amplification et clonage des gènes d’intérêt, construction des gammes étalons, optimisation des conditions de qPCR et validation des quantifications.
3. Analyse des communautés microbiennes d’échantillons prélevés tous les 15 jours depuis 8 mois sur un procédé de méthanisation de laboratoire suivi par capteurs infra rouge lors de 3 campagnes d’essai de fonctionnement, dont une ayant conduit à un disfonctionnement grave du procédé. Réalisation des extractions d’ADN et ARN, des qPCR et RT-qPCR des bactéries et archaea totales et des groupes microbiens définis en 1, séquençage haut débit des ADNr 16S des échantillons.
4. Analyse statistique des données de séquençage haut débit des communautés microbiennes obtenues en parallèle de données déjà obtenues au laboratoire sur une 20aine
de procédés industriels. Recherche de corrélations entre les groupes microbiens et les paramètres de fonctionnement des procédés. Mise en oeuvre du pipeline FROG de la plateforme Migale, si besoin identification des séquences via le software ARB.
Le stage sera réalisé à Irstea Rennes, dans l’unité de recherche OPAALE - Optimisation des procédés en agriculture, agroalimentaire et environnement sous l’encadrement de Patrick Dabert (Directeur de recherche, HDR).