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Laboratoire de Biotechnologie de l'Environnement

Hicham Ouazaite soutiendra sa thèse de doctorat le mardi 9 mars 2021

Lieu et heure :

Visioconférence, 14h

Titre des travaux :

Exploration des activités microbiennes à l’origine du microenvironnement oxique dans les photogranules destinés au traitement des eaux usées

Ecole doctorale :

École doctorale GAIA – Biodiversité, Agriculture, Alimentation, Environnement, Terre, Eau, Portée par l’Université de Montpellier

Composition du jury
  • Olivier BERNARD, DR, INRIA-Sophia Antipolis Rapporteur
  • Filipa LOPES, maître de conférences, CentraleSupélec, Paris Saclay Rapportrice
  • Caitlyn BUTLER, professeur associé, Université du Massachusetts Amherst, USA Examinatrice
  • Yolaine BESSIÈRE, Maître de conférences, INSA Toulouse Examinatrice
  • Thierry RUIZ, professeur, Université de Montpellier Examinateur
  • Jérôme HAMELIN, DR, INRAE Occitanie-Montpellier Directeur de thèse
  • Elie LE QUÉMÉNER, CR, INRAE Occitanie-Montpellier Invité
  • Kim MILFERSTEDT, CR, INRAE Occitanie-Montpellier Invité
Résumé des travaux

Les photogranules (OPGs) sont des agrégats compacts d'un diamètre pouvant atteindre 5 mm, composés d'un consortium complexe de micro-organismes phototrophes et non phototrophes intégrés dans une matrice de substances polymériques extracellulaires. Ils apparaissent particulièrement intéressants pour le traitement des eaux usées et constituent une alternative prometteuse au procédé classique par boues activées.

Cette thèse a été réalisée dans le cadre du projet ANR PSST (Photogranules Shake Sewage Treatment up), qui vise à comprendre les mécanismes de formation des photogranules (OPGs) et à évaluer leur potentiel pour le traitement des eaux usées. L'activité biologique des OPGs est déterminée par plusieurs paramètres, comme la composition microbienne, la morphologie des granules et des facteurs abiotiques (lumière et le carbone organique disponible dans le milieu environnant). Des expériences utilisant des approches de microscopie, microélectrodes et optodes planaires, ainsi que des modélisations mathématiques (modèles de réaction-diffusion 1D et 2D) ont été combinées dans cette thèse avec pour objectif d’élucider le rôle de la morphologie des OPGs et des facteurs abiotiques dans l’établissement des gradients d'oxygène à l'échelle microscopique.

Une première série d’expériences a été réalisée avec des OPGs filamenteux afin de comprendre comment cette architecture particulière influence la distribution des concentrations d'oxygène dans l'espace et le temps. Des mesures d'optodes planaires ont été couplées à un modèle de réaction-diffusion 2D pour déconvoluer les activités biologiques et la diffusion de l'oxygène. Ensuite, une deuxième série d’expériences a été menée sur des OPGs à peu près sphériques pour évaluer les effets des changements à court terme de l'illumination sur les niveaux de production d'oxygène en utilisant des mesures de microélectrodes et un modèle de réaction-diffusion 1D permettant d’évaluer les activités des microorganismes phototrophes et hétérotrophes. Enfin, une dernière série expériences de plus grande ampleur a été menée pour évaluer les effets combinés des facteurs abiotiques (oxygène dissous, carbone organique dissous et intensité lumineuse) sur les concentrations d'oxygène à l'intérieur des OPGs.

Ce travail de thèse ouvre de nouvelles perspectives sur les relations écologiques à l'origine des microenvironnements oxiques dans les OPGs. Il a, par ailleurs, permis d’identifier des combinaisons de tailles/formes optimales de photogranules et de conditions abiotiques pour l’application des procédés à OPG au traitement des eaux usées.