La thèse 3ème Cycle en Microbiolgie Marine








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Mémoire de titres et travaux :

Dr. Sévastianos ROUSSOS

Directeur de recherche à l’IRD

Sommaire

page

A.- Antécédents

1

B.- Recherches réalisées

4

C.- Formation

16

D.- Valorisation

19

E.- Coopération internationale

22

F.- Administration de la recherche

24

G.- Bilans et tableaux de synthèse

26
A.- Antécédents : Un bref aperçu de 38 années de recherche dont 33 passées à l’IRD

Ce mémoire de titres et travaux est structuré autour de 7 points essentiels de mes activités professionnelles à l’IRD: (A) Historique de ma formation universitaire et des affectations, (B) les travaux de recherche réalisésen Microbiologie et Biotechnologie dans le domaine des Fermentations en Milieux Solide-FMS, (C) la formation des doctorants et de nos partenaires, (D) la valorisation des résultats de la recherche par le dépôt de brevets ou l’organisation de séminires internationaux, (E) la coopération internationale dans les pays du Sud et enfin, (F) l’administration de la recherche. Les tableaux synthétiquens viennent compléter ce document.

La thèse 3ème Cycle en Microbiolgie Marine: Après ma maîtrise de Biochimie à la Faculté des Sciences de Marseille, je suis entré au Laboratoire de Microbiologie du Milieu Marin (LM3), dirigé par Armand BIANCHI, Directeur de Recherche au CNRS pour préparer mon DEA puis une thèse troisième cyclle sur la Taxonomie numérique et l’Ecologie des bactéries sphériques hétérotrophes aérobies isolées du milieu marin. Parallèlement à la préparation de ma thèse, j’ai participé, depuis la première campagne, au déroulement du programme ORGON. Le programme océanographique ORGON était un programme pluridisciplinaire, sous la coordination scientifique de l’Institut Français de Pétrole(IFP) et portait sur l’évolution de la matière organique dans les stades précoces de la diagénèse. Il regroupait plus de 10 équipes de recherche du CNRS, des Universités ainsi que de l’IFP. C’est à cette époque que j’ai été sensibilisé au travail pluridisciplinaire et au travail en équipe. D’une part, le programme ORGON regroupait plus de 10 disciplines scientifiques très diverses comme la géologie, la botanique, la chimie organique, la biochimie, la microbiologie, la paléoécologie, la sédimentologie etc…, d’autre part, dans le laboratoire de Microbiologie Marine, il y avait une formidable ambiance de travail et de camaraderie entre les différents chercheurs et thésards Mexicains, Tunisiens, Italiens, Brésiliens, Algériens, Grecs et Français. Il en a résulté pour ma part la présentation d’un DEA (1974) et d’une thèse (1977), ainsi que la publication de trois articles (Publi).

Post-doc au Sénégal : Après la soutenance de ma thèse, j’ai fait mon service militaire en coopération comme VSN, mis à la disposition de l’ORSTOM (Laboratoire de Biologie des sols à Dakar-Sénégal). J’ai travaillé avec Jean-Louis GARCIA sur la Taxonomie numérique des bactéries dénitrifiantes et des bactéries fixatrices d’azote isolées de sols tropicaux. Ce travail m’a permis de collaborer avec un certain nombre de chercheurs microbiologistes de l’ORSTOM et de découvrir l’ORSTOM ainsi que les conditions de travail outre-mer. Au cours de mon séjour de 18 mois au Sénégal, j’ai pu participer à la publication de 6 articles scientifiques sur la microbiologie des sols tropicaux et la taxonomie numérique des bactéries (Publi).

Récrutement à l’ORSTOM comme élève : En octobre 1979, j’ai été recruté comme élève ORSTOM (Biologie des sols) pour travailler sur le programme Fermentations en Milieu Solide (FMS), sous la direction de Maurice RAIMBAULT. Toute l’équipe ORSTOM des FMS se trouvait regroupée à l’IRCHA (Vert le Petit). Le programme de recherche qui m’a été confié portait sur l’hydrolyse de la cellulose par les moisissures cultivées en milieu solide. Au cours de ce séjour en région Parisienne (1979-1982), j’ai publié 6 articles scientifiques et j’ai participé à la mise au point de deux bioréacteurs : le sporulateur à disques et le zymotis. Par la suite l’ORSTOM a déposé une demande de brevet à l’ANVAR (Publi-brevets). On notera qu’au cours de ce séjour à l’IRCHA, j’ai été sensibilisé à l’importance de la protection des résultats de la recherche ainsi que sur les avantages du partenariat industriel. En particulier le brevet du Zymotis a été déposé à l’ANVAR, en commun avec l’IRCHA. En 1982, dans le cadre de la formation continue, j’ai pu suivre un cours international sur la taxonomie des champignons filamenteux, organisé par le CentralBureau for Schimelcultures (CBS) à Baarn (Hollande). Suite à ce cours, je suis resté quelques mois à Baarn pour réaliser un stage au laboratoire du Prof. W.GAMS (taxonomie des Trichoderma) et au Laboratoire du Prof. R.SAMSON (taxonomie des Aspergillus). Après quelques années de fructueuse collaboration avec l’IRCHA, le Laboratoire ORSTOM de FMS a été transféré à Fort de France (Martinique).

Affectation en Martinique : A partir du mois de Septembre 1982, j’ai participé activement à la création et à l’aménagement du nouveau Laboratoire de Biotechnologie et de Microbiologie Appliquée de l’ORSTOM à Fort de France dirigé par Jacques BALDENSPERGER. Des financements importants de l’ORSTOM (Departement F) et extérieurs, ont permis l’aménagement rapide du Laboratoire. Le transfert de l’ensemble des équipements ORSTOM, appartenant au programme FMS, de l’IRCHA à Fort de France a permis d’équiper rapidement le Laboratoire et à le rendre opérationnel en quelques mois. L’obtention des financements extérieurs (CORDET) a permis aux chercheurs de l’équipe de travailler dans des bonnes conditions de fonctionnement. C’est en Martinique que j’ai initié un travail sur la valorisation biotechnologique des sous-produits agricoles tropicaux, la bagasse de canne à sucre, résidu solide ligno-cellulosique, obtenu après pressage de la canne à sucre.

Des contacts pris avec d’autres chercheurs travaillant aux Antilles, ont abouti à initier des programmes de recherche en collaboration avec notre laboratoire, en particulier avec l’équipe de Christian FELLER, pour étudier la structure et l’évolution des populations microbiennes pendant la période du compostage de la bagasse et l’équipe de Zootechnie de l’INRA Guadeloupe (François GEOFFROY), pour la valorisation des déchets d’ananas de la SOCOMOR et des essais de digestibilité in vitro et in vivo des sous produits de la fermentation de la bagasse de canne à sucre. Nous avons mis au point des techniques d’ensilage de la bagasse de canne à sucre fermentée par Trichoderma harzianum en FMS. J’ai collaboré avec M. PARFAIT (INRA Guadeloupe) pour la constitution d’une collection de champignons filamenteux cellulolytiques de la région Caraïbes. Cette expérience de deux ans dans les DOM-TOM m’a permis de découvrir les problèmes concrets liés aux biotechnologies pour cette région tropicale et de participer à la recherche de nouvelles formes de collaboration avec l’INRA et l’IRFA ainsi qu’avec des institutions locales : Centre Technique de la Canne et du Sucre (CTCS) et l’ADAM. Au Laboratoire de l’ORSTOM en Martinique, j’ai réalisé la partie expérimentale de ma thèse d’Etat sur la physiologie de croissance et le Métabolisme de Trichoderma harzianum cultivé en FMS sur bagasse pour la production de cellulases.

C’est en Martinique que j’ai mis au point au CTCS le procédé de production d’enzymes et de métabolites de champignons filamenteux cultivés sur support solide. Ce nouveau procédé a été par la suite d’une importance capitale pour l’évolution et l’essor du grand programme ORSTOM de FMS au Mexique. En raison de la confidentialité des résultats, seulement quelques rapports internes ont été publiés. Pour la publication des articles scientifiques , nous avons préféré attendre la prise préalable d’un brevet qui a été déposé effectivement en 1987 (Réf), ce qui explique le retard important pris pour la publication de mes travaux.

Affectation au Mexique : En Septembre 1984, j’ai été affecté au Mexique pour participer au groupe franco-mexicain des FMS dirigé par Maurice RAIMBAULT et Gustavo VINIEGRA et travailler pour le projet européen CEE STD1, sur la valorisation des produits agricoles tropicaux par fermentation en milieu solide. Ne connaissant pas l’espagnol, ni le Mexique, j’ai dû apprendre la langue et découvrir le milieu mexicain. C’est à cette période que j’ai rédigé ma thèse d’Etat que j’ai soutenue le 18 décembre 1985 à l’Université de Provence (Aix-Marseille I). Le dynamisme du groupe était dû principalement au choix d’un partenariat d’une qualité exceptionnelle. Aussi, au cours de mon affectation au Département de Biotechnologies de l’Université Autonome Métropolitaine d’Iztapalapa (UAM-I), j’ai participé à l’encadrement d’un certain nombre de chercheurs et étudiants français, mexicains et latino-américains et à la valorisation des résultats scientifiques du groupe (édition d’une série de documents en Biotechnologie, en particulier les rapports de Masters, de thèses ; organisation de séminaires internes nationaux, et internationaux ; réalisation de films vidéo présentant nos activités de recherche ; publications d’articles scientifiques). Cependant, une grande partie de mon temps était réservée à l’administration de la recherche. Pendant 6 ans j’ai été directeur adjoint de l’ORSTOM au Mexique et en tant que directeur intérimaire, j’ai eu à traiter des dossiers particulièrement tristes et difficiles. En particulier, lors du grand séisme de la ville de Mexico en 1985, nous avons participé avec l’ensemble du corps des enseignants-chercheurs de la UAM-I les équipes de secours nationales et internationales et pendant plusieurs mois, notre laboratoire a été réquisitionné pour stériliser de l’eau destinée aux familles des quartiers démunis d’Iztapalapa. Si la coopération de l’IRD avec cette université mexicaine est restée emblématique, c’est justement grâce aux liens forts tissés pendant des décennies entre les personnes, fondés sur la base des valeurs et de sentiments humains. Cette reconnaissance mutuelle a fructifié depuis une trentaine d’année avec une récolte exemplaire aussi bien pour les travaux de recherche financés par des projets nationaux et européens, par la publication de dizaines d’articles, l’enseignement et la formation de dizaines des doctorants mexicains et latino-américains (Publi).

Affectation à Montpellier : En novembre 1990, je suis rentré en France au centre ORSTOM de Montpellier pour rédiger mes travaux réalisés au Mexique. Quelques mois après, en 1991, j’ai été nommé responsable du laboratoire de Biotechnologies en prenant à même temps la relève de Maurice RAIMBAULT au niveau de la direction scientifique de trois de ses étudiants en thèse (Saucedo, Trejo, Soccol). Dès le début de ma nomination, j’ai réorganisé le laboratoire autour de deux thèmes de recherche : 1- Physiologie de croissance de microorganismes et 2- Biochimie et Métabolisme cellulaire. Afin de faire face aux dépenses du laboratoire, j’ai été amené à soumettre un certain nombre de projets de recherche aux appels d’offre en s’associant avec d’autres laboratoires régionaux , nationaux et européens. Pour faire face au manque de personnel technique, j’ai du prospecter auprès de grandes écoles d’ingénieurs et offrir à leurs étudiants des stages de troisième année. Avec l’administration du centre, j’ai collaboré à la mise en place des gratifications, comme cela se faisait au CNRS. Ainsi, le laboratoire a pu accueillir chaque année 5 étudiants en thèse, 2 DEA, 2 post doc, 10 stagiaires et a participé à la réalisation de 4 projets de recherche en collaboration avec le CIRAD, l’INRA, le CNRS, l’ENSBANA, l’USTL, l’Université d’Athènes (Grèce), l’Université de Wageningen et le TNO (Hollande), le CSIC de Madrid (Espagne), l’Université de Cali (Colombie) et la UAM-I au Mexique. Le recrutement de Christopher AUGUR pour initier un programme de recherche de génie génétique de champignons filamenteux, renforce le GP 2/2 et a permis de collaborer plus efficacement avec le Département de Biotechnologies de la UAM-Iztapalapa au Mexique. Par ailleurs, l’affectation de Juliette MORLON et de Jean-Pierre GUYOT a permis de renforcer le groupe des Bactéries lactiques et de développer un nouveau thème : Biologie moléculaire des bactéries lactiques. En 1994 je suis passé Directeur de Recherche 2ème classe , en reconnaissance de tous mes efforts, au sein de l’Institut.

Année sabbatique en Angleterre : En 1996, j’ai été affecté pour un an à l’Université de Reading (Grande Bretagne) pour réaliser des travaux sur la mise au point d’un bioreacteur de FMS pour la production en continue d’enzymes et pour la rédaction d’un projet européen INCO-DC sur la valorisation des sous produits de l’industrie du café en Amérique latine.

Affectation à Marseille-Luminy : En 1998, j’ai été affecté à Marseille-Luminy au Laboratoire ORSTOM de Microbiologie dirigé par Jean-Louis GARCIA, à l’Ecole Supérieure d’Ingénieurs de Luminy (ESIL), Université de Provence. C’était des années particulièrement difficiles, car il n’existait pas un réel intérêt de la part de nos partenaires locaux à collaborer d’une part avec mon équipe et d’autre part avec nos partenaires dans un esprit de respect et de reconnaissance. Cependant, dans la mesure du possible j’ai participé aussi bien au montage de projets internationaux avec la mise en place d’un Master international (Biodev), à l’encadrement de stagiaires et de thésards, et à l’organisation de congrès internationaux à partir de Marseille (3ème Séminaire de Biotechnologie pour l’Agro-industrie du Café-SIBAC ; le premier congrès international New Horizons in Biotechnology qui s’est transformé par la suite en International Congress of Bioprosess for Food Industry (ICBF) ; le séminaire national du Réseau de Mycologie pour le compte de la Société Française de Microbiologie et le premier Séminaire International Olivebioteq-2004). Pendant cette période j’ai co-édité 4 livres dont deux chez Kluwer (Publi). Profitant de la restructuration des UR et leurs intégration dans des UMR et sous les recommandations de la CSS2, j’ai été porteur d’un projet de création d’une Unité de Recherche IRD en vue d’intégrer au quadriennal suivant une UMR CNRS. 

Affectation à Marseille-St Jérôme : En 2006, j’ai été affecté à l’Université Paul Cézanne pour créer une Unité de recherche en transition en vue d’intégrer l’Institut Méditerranéen d’Ecologie et de Paléoécologie (IMEP). Avec 4 autres collègues chercheurs IRD et un technicien, nous avons été chaleureusement accueillis à la Faculté des Sciences de St Jérôme, Université Paul Cézanne, dans les locaux de l’Institut Méditerranéen d’Ecologie et de Paléoécologie (IMEP). Dans un premier temps, je me suis investi pour suivre les travaux d’aménagement des locaux mis à notre disposition par l’Université. Actuellement l’équipe IRD est bien intégrée au sein de l’équipe d’Ecologie Microbienne et Biotechnologie et depuis janvier 2008, notre équipe fait partie du Département 3 de l’IMEP « Processus Fonctionnels et Valorisation de la Biodiversité ». Dans ce Département deux grandes problématiques sont développées : l’une plus fondamentale sur le fonctionnement des systèmes et notamment leurs relations avec la biodiversité, et l’autre plus appliquée, même si étroitement liée à la première, sur la valorisation de la biodiversité et les développements biotechnologiques.

En conclusion de cette première partie, je dirais que la mobilité thématique au début de ma carrière, m’a permis d’acquérir une formation très large au niveau de la microbiologie fondamentale et appliquée (bactéries marines, bactéries du sol, champignons filamenteux) tout en conservant ma spécialisation et savoir faire sur la taxonomie, la physiologie et la biochimie microbienne. La mobilité géographique au niveau des affectations (10 laboratoires dans différents pays du monde entre 1974 et 2010) m’a aidé, à participer au montage de laboratoires, de projets de recherche, à la formation à la recherche par la recherche de nombreux étudiants et enseignants-chercheurs français et étrangers. Actuellement, comme directeur adjoint à l’Institut Méditerranéen d’Ecologie et de Paléoécologie (IMEP) je participe activement à l’ouverture de l’IMEP à d’autres équipes de recherche du pourtour Méditerranéen , aussi bien avec les pays du Maghreb (Maroc- Algérie-Tunisie) mais aussi avec les pays de la Méditerranée orientale (Grèce, Egypte, Syrie, Liban, Chypre, Turquie). Pour les cinq prochaines années (2010-2015), je compte conclure mes travaux en Mycologie avec la publication de trois livres (i)de Mycologie Fondamentale et Appliquée, (ii) de Microbiologie des Aliments et (iii) de Valorisation des sous produits agro-industriels pour un développement durable. Les deux premiers livres sont déjà bien avancés. Parallèlement mes travaux de recherche seront orientés d’une part vers la taxonomie des moisissures en utilisant des critères, morphologiques, moléculaires mais aussi des analyses d’images et spectrales des colonies sur des milieux nutritifs de culture et d’identification. D’autre part, je collaborerai avec des collègues de l’IMEP travaillant sur des projets communs de biorémédiation des sols contaminés par exemple par le Chlordecone et j’essayerai d’isoler des champignons filamenteux à partir des sites contaminés et des échantillons provenant de la Martinique. Enfin, un effort particulier sera donné sur l’aménagement de l’ensemble des locaux de l’IMEP à la Faculté de St Jérôme, actuellement en cours de rénovation et dont je suis le correspondant auprès du Directeur du patrimoine de l’Université Paul Cézanne. Au cours des prochaines années, je serai disponible pour accepter éventuellement des responsabilités d’une part au sein de l’Institut Méditerranéen de la Biodiversité et de l’Ecologie marine et continentale (IMBE) nouvelle UMR CNRS-IRD issue de la fusion des UMR CNRS IMEP -UMR –193 et DIMAR., mais aussi au niveau de l’université unique Aix Marseille Université (AMU).
B.- Les Recherches réalisées en Microbiologie et expertise acquise en Biotechnologie



I. Taxonomie Numérique des Bactéries

1.- Le Programme ORGON

L’étude bactériologique de zones océaniques profondes, soumises à différents types de sédimentation a été envisagée dans le cadre du programme pluridisciplinaire ORGON. J’ai participé aux trois premières missions Océanographiques (ORGON I, II et III). Pour chaque mission, nous avons suivi le même stratégie d’échantillonnage et isolé de la même façon 2.000 souches par mission. J’ai utilisé les bactéries sphériques (cocci) ainsi isolées pour la réalisation de ma thèse de 3ème cycle (Publi).

2.- La thèse de 3ème cycle en Microbiologie Marine

J’ai étudié la taxonomie et l’Ecologie ,de 199 souches de bactéries isolées à partir de l’eau et des sédiments marins. Chaque souche a été décrite suivant 240 caractères différents (morphologiques, physiologiques, biochimiques et nutritionnels). L’utilisation d’une méthode de comparaison basée sur le principe Adansonien d’égalité des caractères, m’a permis outre le regroupement des individus en différents groupes, d’observer de manière objective quels étaient les caractères discriminants pour séparer les différents groupes ainsi formés. L’originalité de ce travail a été de montrer l’existence dans les sédiments marins des cocci Gram négatifs jamais décrits auparavant et de confirmer l'existence de cocci mobiles (Planococcus) dans ces biotopes.

3.- L’outil Mathématique

Pour l’exploitation, au moyen de programme de calcul automatique à l’ordinateur , les données ont été transcrites dans un langage simple. Le calcul de similitude, entre deux individus, a été fait en utilisant le coefficient de Jaccard (Sj). Le classement des unités a été fait en utilisant la méthode d’agrégation selon le critère de la distance moyenne. D’autres programmes de calcul, % d’utilisation des différents composés, analyse factorielle, ont également été employés. Pour toutes ses analyses numériques, j’ai travaillé en collaboration avec le centre de calcul de l’Université de Provence et de l’Université de Maryland (USA).

4.- La conservation des souches de microorganismes

La conservation est une étape importante non seulement dans le processus d’identification d’un microorganisme mais également dans le domaine des biotechnologies. Elle intervient une fois attestée la pureté des souches et met en jeu simultanément trois méthodes : (i) Repiquage trimestriel sur milieu gélosé, (ii) Cryoconservation à basse température (atmosphère d’azote liquide à – 196°C , (iii) Lyophilisation.
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