References of "Delvigne, Frank"
     in
Bookmark and Share    
Full Text
Peer Reviewed
See detailImpact of mixing imperfections on yeast bioreactor performances: Scale-down reactor concept and related experimental tools
Delvigne, Frank ULg; Blaise, Yannick ULg; Destain, Jacqueline ULg et al

in Cerevisia and Biotechnology (2012), 37

A method combining environmental data extracted from the dissolved oxygen profile of a fed-batch bioreactor and a dynamic discrete Markov chain model has been presented in order to give more insight about ... [more ▼]

A method combining environmental data extracted from the dissolved oxygen profile of a fed-batch bioreactor and a dynamic discrete Markov chain model has been presented in order to give more insight about the glucose and dissolved oxygen fluctuations experienced by the microorganisms during cultivation in heterogeneous bioreactor. The fed-batch cultivation of Saccharomyces cerevisiae has been performed in a well-mixed and a partitioned scale-down reactor (SDR). The analysis of the environmental sequences has shown extended time lengths for the glucose availability and depletion sequences in the case of the SDR under a DO-controlled fed-batch culture. The Markov chain model developed in this work is able to capture the stochastic environmental events, i.e. in our case the environmental states experienced by the microorganisms crossing the tubular part of the SDR. The simulation results show clearly an extension of the starvation periods in the case of the culture performed in the SDR. The simulations have been performed at the single cells level allowing future improvements of our model and notably in the context of the population segregation phenomena occurring in fed-batch cultures. As a perspective, flow cytometry has been presented as a high-throughput analytical tool for the investigation of yeast physiology at the single cell level and in process-related conditions. [less ▲]

Detailed reference viewed: 53 (9 ULg)
Full Text
Peer Reviewed
See detailComparison of the transient responses of Escherichia coli to a glucose pulse of various intensities
Sunya, Sirichai; Delvigne, Frank ULg; Uribellarea, Jean-Louis et al

in Applied Microbiology & Biotechnology (2012), 95(4), 1021-1034

tDynamic stimulus-responses of Escherichia coli DPD2085, yciG::LuxCDABE reporter strain, to glucose pulses of different intensities (0.08, 0.4 and 1 gL −1) were compared using glucose-limited chemostat ... [more ▼]

tDynamic stimulus-responses of Escherichia coli DPD2085, yciG::LuxCDABE reporter strain, to glucose pulses of different intensities (0.08, 0.4 and 1 gL −1) were compared using glucose-limited chemostat cultures at dilution rate close to 0.15 h −1. After at least five residence times, the steady-state cultures were disturbed by a pulse of glucose, engendering conditions of glucose excess with concomitant oxygen limitation. In all conditions, glucose consumption, acetate and formate accumulations followed a linear relationship with time. The resulting specific uptake and production rates as well as respiratory rates were rapidly increased within the first seconds, which revealed a high ability of E. coli strain to modulate its metabolism to a new environment. For transition from glucose-excess to glucoselimited conditions, the cells rapidly re-established its pseudo-steady state. The dynamics of transient responses at the macroscopic viewpoint were shown to be independent on the glucose pulse intensity in the tested range. On the contrary, the E. coli biosensor yciG::luxCDABE revealed a transcriptional induction of yciG gene promoter depending on the quantities of the glucose added, through in situ and online monitoring of the bioluminescence emitted by the cells. Despite many studies describing the dynamics of the transient response of E. coli to glucose perturbations, it is the first time that a direct comparison is reported, using the same experimental design (strain, medium and experimental set up), to study the impact of the glucose pulse intensity on the dynamics of microbial behaviour regarding growth, respiration and metabolite productions. [less ▲]

Detailed reference viewed: 37 (12 ULg)
Full Text
Peer Reviewed
See detailPhysical and physiological impacts of different foam control strategies during a process involving hydrophobic substrate for the lipase production by Yarrowia lipolytica
Kar, Tambi ULg; Destain, Jacqueline ULg; Thonart, Philippe ULg et al

in Bioprocess and Biosystems Engineering (2012), 35(4), 483-492

The potentialities for the intensification of the process of lipase production by the yeast Yarrowia lipolytica on a renewable hydrophobic substrate (methyloleate) have been investigated. The key factor ... [more ▼]

The potentialities for the intensification of the process of lipase production by the yeast Yarrowia lipolytica on a renewable hydrophobic substrate (methyloleate) have been investigated. The key factor governing the lipase yield is the intensification of the oxygen transfer rate, considering the fact that Y. lipolytica is a strict aerobe. However, considering the nature of the substrate and the capacity for protein excretion and biosurfactant production of Y. lipolytica, intensification of oxygen transfer rate is accompanied by an excessive formation of foam. Two different foam control strategies have thus been implemented: a classical chemical foam control strategy (CFM) and a mechanical foam control (MFM) based on the Stirring As Foam Disruption (SAFD) principle. The second strategy allows foam control without any modifications of the physico-chemical properties of the broth. However, the MFM system design induced the formation of a persistent foam layer in the bioreactor. This phenomenon has led to the segregation of microbial cells between the foam phase and the liquid phase in the case of the bioreactors operated with MFM control, and induced a reduction at the level of the lipase yield. More interestingly, flow cytometry experiments have shown that residence time of microbial cells in the foam phase tends to induce a dimorphic transition which could potentially explain the reduction of lipase excretion. [less ▲]

Detailed reference viewed: 29 (8 ULg)
Full Text
Peer Reviewed
See detailReal-time monitoring of metabolic shift and transcriptional induction of yciG::luxCDABE E. coli reporter strain to a glucose pulse of different concentrations
Sunya, Sirichai; Gorret, Nathalie; Delvigne, Frank ULg et al

in Journal of Biotechnology (2012), 157(3), 379-390

Detailed reference viewed: 69 (6 ULg)
Full Text
Peer Reviewed
See detailPotentiality of using microbial biosensors for the detection of substrate heterogeneities and the assessment of microbial viability in industrial bioreactors: a complete set of experiments in chemostat and scale-down reactors, and elaboration of a mini scale-down platform
Brognaux, Alison ULg; Neubauer, Peter; Twizere, Jean-Claude ULg et al

in Communications in Agricultural and Applied Biological Sciences (2012), 77(1), 3-7

Substrate limitation responsive biosensors have been used in order to detect spatial substrate heterogeneities, , inside industrial bioreactors (whole-cell biosensor). Three green fluorescent protein (GFP ... [more ▼]

Substrate limitation responsive biosensors have been used in order to detect spatial substrate heterogeneities, , inside industrial bioreactors (whole-cell biosensor). Three green fluorescent protein (GFP) transcriptional reporters have been chosen in E.coli, i.e. uspA::gfp, csiE::gfp and yciG::gfp. The promoter uspA is induced in response to a variety of stresses whereas the two other promoters, csiE and yciG, are supposed to be more specific in front of a substrate limitation. The responsiveness of these biosensors has been assessed in chemostat reactor. Secondly, the same biosensors have been tested in well-mixed laboratory reactors and in scale-down reactors able to reproduce industrial conditions. Finally, a mini scale-down platform has been proposed as a high throughput tool to investigate rapidly the usefulness of a given microbial biosensor. Local heterogeneities in mini-bioreactor have caused a decrease of GFP expression, as in scale-down reactor. The presence of GFP in supernatants was noticed and this leakage seems to be correlated with the membrane permeability. [less ▲]

Detailed reference viewed: 93 (27 ULg)
Peer Reviewed
See detailModèle hybride Euler-Lagrange pour la description des hétérogénéités dans les bioréacteurs.
Delafosse, Angélique ULg; Delvigne, Frank ULg; Collignon, Marie-Laure ULg et al

in SFGP (Ed.) Récents Progrès en Génie des Procédés - N° 101 - Des procédés au service du produit au coeur de l'Europe - Actes du XIIIème Congrès de la société Française de Génie des Procédés - Du 29 Nov. au 1er Décembre 2011 - Lille Grand Palais, FRANCE (2011, November 29)

Detailed reference viewed: 37 (17 ULg)
Peer Reviewed
See detailStratégies de production de 6-amyl-α-pyrone produit par Trichoderma spp. par culture en milieu semi-solide aspergé
Musoni, Michel ULg; Delvigne, Frank ULg; Destain, Jacqueline ULg et al

Conference (2011, November 29)

La biosynthèse de la 6-amyl-α-pyrone (arôme de noix de coco) à partir de l'espèce de Trichoderma a été étudiée dans différents bioréacteurs. L’étude compare la production du volatile dans un réacteur ... [more ▼]

La biosynthèse de la 6-amyl-α-pyrone (arôme de noix de coco) à partir de l'espèce de Trichoderma a été étudiée dans différents bioréacteurs. L’étude compare la production du volatile dans un réacteur classique submergé et un réacteur adapté avec plateau aspergé. La source de carbone était le glucose et l’huile de ricin, ce dernier et reconnu être le précurseur de la formation des lactones dans la biotransformation. Les milieux seront submergé et semi-solide, le volume de travail de 6, 12 et 16 litres. Il ressort des résultats obtenus au cours de l’étude que le composé aromatique est produit par la souche utilisé à partir du deuxième (133.8 mg/l) jour dans l’espace de tête et dans le milieu quand la culture est réalisé avec du glucose jusqu’au quatrième jour, alors qu’avec l’huile de ricin il est retrouvé dans le milieu uniquement (342,23 mg/l). La biomasse produite dans le réacteur de 6 l avec l’huile de ricin est de 279,6 g/l alors que pour le glucose est de 139,75, dans celui de 12 l il de 61,71 g/l avec l’huile de ricin et de 6,37 g/l avec le glucose, et celui de 16 l, 115,66 g/l et le glucose 7,4 g/l, ainsi, plus le volume est petit plus la production est meilleure. Il en va de même pour la concentration du volatile qui était de 2,42 g/l avec l’huile de ricin sur plateau et de 0,28 g/l avec le glucose. Dès lors, Il convient de noter que le système de production du volatile par le réacteur adapté avec plateau aspergé permet l’augmentation de la production de celui-ci, il présente la facilité d’aménagement, avec les contours possible, il offre la possibilité d’être extrapolable. En se référant à la possibilité de renouveler le milieu de culture en faisant circuler le milieu frais, compte tenue du fait que la biomasse est déposée sur les plateaux et qu’à la fin de culture la solution est translucide, retirable après un certain temps, il y découlerait l’amélioration de la productivité. [less ▲]

Detailed reference viewed: 51 (24 ULg)
Peer Reviewed
See detailPrise en compte l'état de la membrane cellulaire sur la réponse de biocapteurs fluorescents pour la détection de défaut d'écoulement au niveau des bioréacteurs : vers une intégration du "sécrétome" dans la problématique de l'extrapolation
Delvigne, Frank ULg; Brognaux, Alison ULg; Gorret, Nathalie et al

Conference (2011, November 29)

Malgré les nombreuses approches envisagées à ce jour, la dynamique du stress microbien en conditions de culture intensive (procédé fed-batch) est encore un aspect mal maîtrisé. Au cours de ce travail ... [more ▼]

Malgré les nombreuses approches envisagées à ce jour, la dynamique du stress microbien en conditions de culture intensive (procédé fed-batch) est encore un aspect mal maîtrisé. Au cours de ce travail, deux biocapteurs microbiens basés sur le principe de la protéine fluorescente verte (Green Fluorescent Protein ou GFP) ont été mis en œuvre dans des réacteurs scale-down permettant de reproduire les défauts d'écoulement rencontrés dans les bioréacteurs industriels. Les promoteurs de stress associés à la synthèse de la GFP ont été choisis suivant leur sensibilité à la limitation en source de carbone, condition standard qui est rencontrée dans les processus fed-batch ou l'apport en substrat carboné est limité afin d'éviter des déviations du métabolisme microbien (promoteurs rpoS et csiE). Les résultats obtenus montrent clairement que l'exposition des biocapteurs à des hétérogénéités locales de substrat entraîne une diminution de l'expression de la GFP. L'intensité de fluorescence a été mesurée à l'échelle cellulaire par cytométrie en flux. Durant les cultures, une chute significative du niveau de GFP intracellulaire a été observée pour les deux conditions scale-down considérées et pour les deux types de promoteur. Cette chute de fluorescence peut être attribuée à des phénomènes de répression des promoteurs suite à la levée locale de la limitation en carbone, mais également au relargage de la GFP dans le milieu extracellulaire. Ce relargage a été observé dans toutes les conditions opératoires considérées, comme le montrent les analyses des surnageants de culture par SDS-PAGE. L'intensité du relargage est néanmoins plus forte dans les conditions standard de culture (c'est-à-dire dans des réacteurs classiques sans approche scale-down). En effet, la coloration par l'iodure de propidium des biocapteurs cultivés en conditions standards est plus élevée que dans les conditions scale-down, suggérant une perméabilité membranaire plus élevée. Ces résultats offrent des potentialités intéressantes pour l'analyse simultanée de la viabilité cellulaire et de la détection des défauts d'écoulement par l'emploi de biocapteurs microbiens. De plus, les analyses par SDS-PAGE ont montre une grande diversité de protéines relargée en cours de procédé. Cette observation est étonnante du fait de l'emploi de milieux minéraux définis dans toutes les conditions étudiées. L'analyse de ce sécrétome offre des potentialités intéressantes pour la caractérisation des conditions de stress encourues par les micro-organismes au cours des procédés. [less ▲]

Detailed reference viewed: 92 (36 ULg)
Peer Reviewed
See detailEvolution de la viabilité cellulaire dans les procédés de production de ferments lactiques : effet du type de bactérie sur l'évaluation par cytométrie en flux
Delvigne, Frank ULg; Thiry, Christophe ULg; Pierart, Céline ULg et al

Conference (2011, November 29)

La cytométrie en flux est une technique permettant d'effectuer des analyses au niveau des cellules individuelles. Cette technique a été développée à l'origine pour l'analyse de cellules animales dans des ... [more ▼]

La cytométrie en flux est une technique permettant d'effectuer des analyses au niveau des cellules individuelles. Cette technique a été développée à l'origine pour l'analyse de cellules animales dans des applications à finalité médicale. Ce n'est que dans les années 90 que cette technique a été considérée dans le cadre des cellules microbiennes procaryotes et eucaryotes. Grâce à l'évolution des technologies (laser à l'état solide, progrès dans la maîtrise des micro-écoulements,…), plusieurs développeurs proposent actuellement des cytomètres en flux pour des budgets abordables (environ 30.000 euros). Cette évolution entraîne actuellement un engouement des industriels pour la mise en oeuvre de cette technique pour le suivi de l'évolution des populations microbiennes dans divers procédés : brasserie, vinaigrerie, production de starters pour la boulangerie, production de starters lactiques,… L'intérêt manifesté pour cette technique est simple à comprendre si on considère les techniques actuelles pour l'estimation de la viabilité cellulaire. En effet, celles-ci reposent souvent sur la revification des cellules sur milieu gélosé et comptage des colonies après un temps d'incubation. Le problème fondamental de cette technique repose sur l'utilisation de conditions de culture qui ne sont pas forcément identiques à celle rencontrée au niveau du processus de production. Ce phénomène entraîne une sous-estimation des cellules microbiennes actives rassemblées sous le terme de "viables mais non cultivables". A cela s'ajoutent des problèmes techniques imposés par le temps de remise en culture et l'obtention des résultats bien après que le processus de production soit terminé, ainsi que par des procédures de laboratoire coûteuses en personnel et en consommables. La cytométrie s'impose donc comme une technique de choix qui permet d'analyser les cellules microbiennes individuelles sans étape de remise en culture et avec un débit expérimental élevé. En effet, 30.000 cellules peuvent être analysées en 30 secondes immédiatement après la prise d'échantillon, ce qui permet éventuellement de corriger les conditions de procédés en fonction de l'état des micro-organismes. L'utilisation de fluorochromes spécifiques permet l'analyse de caractéristiques cellulaires. Dans le cas des bactéries lactiques, l'utilisation du couple de colorant "carboxyfluorescéine diacétate" / "iodure de propidium" (cFDA/PI) est mis en oeuvre en routine pour la détermination de la viabilité cellulaire. L'iodure de propidium pénètre dans les cellules ayant une membrane endommagée et les colore en rouge, tandis que le cFDA est un composé non fluorescent qui diffuse au travers de toutes les membranes cellulaires et est hydrolysées par les activités estérases intracellulaires pour donner un composé fluorescent vert. Ces deux composantes de fluorescence peuvent être facilement caractérisées par analyse multi paramétrique au niveau d'un cytomètre en flux. La difficulté majeure que rencontre l'application de la cytométrie en flux au niveau industriel réside dans l'interprétation des résultats. Dans ce travail, trois souches de bactéries lactiques ayant des sensibilités différentes au stress de procédé ont été mise en oeuvre dans des schémas de production industriels faisant intervenir les étapes suivantes : production en bioréacteur agité de 2m³, récolte par centrifugation continue, congélation et lyophilisation. L'analyse par cytométrie en flux montre des tendances fondamentalement différentes pour les trois types de micro-organismes. Les deux souches microbiennes plus sensibles au stress de procédé du fait de leur caractère anaérobie strict ou microaérophile montrent des sous-populations bien distinctes au niveau des cytogrammes, tandis que la souche plus résistante ne montre qu'une seule population évoluant suivant les étapes du procédé. Ces observations sont utilisées pour une meilleure interprétation des cytogrammes pour l'estimation de la viabilité cellulaire en conditions de procédé. Une meilleure interprétation peut également être obtenue en considérant la possibilité de relargage des produits de dégradation fluorescents provenant de l'hydrolyse du cFDA en fonction de l'état de la membrane cellulaire. [less ▲]

Detailed reference viewed: 79 (19 ULg)
Peer Reviewed
See detailPotential use of GFP microbial biosensors for the detection of mixing imperfections and cell viability in bioreactors
Delvigne, Frank ULg; Delafosse, Angélique ULg; Collignon, Marie-Laure ULg et al

Conference (2011, September 25)

The dynamics of microbial stress response in intensive cultivation conditions remains misunderstood. In this work, two green fluorescent protein (GFP) transcriptional reporters have been used as ... [more ▼]

The dynamics of microbial stress response in intensive cultivation conditions remains misunderstood. In this work, two green fluorescent protein (GFP) transcriptional reporters have been used as biosensors of the heterogeneities generated in a two-compartment scale-down reactor. The stress promoters have been chosen for their responsiveness to carbon limitation corresponding to the global substrate profiles encountered in intensive fed-batch cultures. From our results, it can be concluded that the exposure of microbial cells to substrates heterogeneities tends to decrease the GFP expression level in fed-batch mode. Fluorescence intensities have been monitored at the single cell level by using flow cytometry. During the course of the fed-batch culture, a drop at the level of the intracellular GFP content has been observed for the two scale-down operating conditions and for the two promoters sensitive to substrate limitation (rpoS and csiE). The fluorescence drop can be attributed to the repression of these promoters but also to the release of GFP to the extracellular medium according to the increase of the fluorescence level of the supernatant. This leakage has been observed for all the operating conditions, i.e. the scale-down reactors and the culture operating in the normal mode. Interestingly, GFP leakage is more pronounced in the case of the cultures operated in the normal mode. Indeed, staining by propidium iodide (PI) tends to be more elevated for the microbial cells cultured under the normal mode by comparison with those cultured in scale-down conditions, indicating a higher permeability of the membrane. These results are in accordance with previously published ones (Hewitt and co-workers) suggesting that microbial cells cultivated in heterogeneous bioreactors (scale-down and large-scale bioreactors) exhibits a higher viability level. These results suggest that GFP microbial biosensors could be used to detect simultaneously mixing imperfections and their impact on the viability of microorganisms. [less ▲]

Detailed reference viewed: 48 (15 ULg)
Full Text
See detailPotentialités d’application des technologies biologiques pour la depollution des sols en Wallonie
Aldric, Jean-Marc ULg; Druart, P.; Maesen, Philippe ULg et al

in Journal des Ingénieurs (Le) (2011), 132

Detailed reference viewed: 70 (23 ULg)
Full Text
Peer Reviewed
See detailCharacterization of the response of GFP microbial biosensors sensitive to substrate limitation in scale-down bioreactors
Delvigne, Frank ULg; Brognaux, Alison ULg; Gorret, Nathalie et al

in Biochemical Engineering Journal (2011), 55(2), 131-139

The dynamics of microbial stress response in intensive cultivation conditions remains not completely understood. In this work, two green fluorescent protein (GFP) transcriptional reporters have been used ... [more ▼]

The dynamics of microbial stress response in intensive cultivation conditions remains not completely understood. In this work, two green fluorescent protein (GFP) transcriptional reporters have been used as biosensors of the heterogeneities generated in a two-compartment scale-down reactor. The stress promoters have been chosen for their responsiveness to carbon limitation corresponding to the global substrate profiles encountered in intensive fed-batch cultures. From our results, it can be concluded that the exposure of microbial cells to substrates heterogeneities tends to decrease the GFP expression level in fed-batch mode. Fluorescence intensities have been monitored at the single cell level by using flow cytometry. During the course of the fed-batch culture, a drop at the level of the intracellular GFP content has been observed for the two scale-down operating conditions and for the two promoters sensitive to substrate limitation (rpoS and csiE). The fluorescence drop can be attributed to the repression of these promoters but also to the release of GFP to the extracellular medium according to the increase of the fluorescence level of the supernatant. This leakage has been observed for all the operating conditions, i.e. the scale-down reactors and the culture operating in the normal mode, i.e. in a well-mixed bioreactor. Interestingly, GFP leakage is more pronounced in the case of the cultures operated in the normal mode. Indeed, staining by propidium iodide tends to be more elevated for the microbial cells cultured under the normal mode by comparison with those cultured in scale-down conditions, indicating a higher permeability of the membrane. These results suggest that GFP microbial biosensors could be used to detect simultaneously mixing imperfections and their impact on the viability of microorganisms. [less ▲]

Detailed reference viewed: 92 (46 ULg)
Full Text
Peer Reviewed
See detailDimensionnement et extrapolation des bioréacteurs sur base de paramètres physiologiques : cas de la production de lipase par Yarrowia lipolytica
Kar, Tambi ULg; Delvigne, Frank ULg; Destain, Jacqueline ULg et al

in Biotechnologie, Agronomie, Société et Environnement = Biotechnology, Agronomy, Society and Environment [=BASE] (2011), 15(4), 585-595

Detailed reference viewed: 53 (26 ULg)
Full Text
See detailApplicability of GFP Microbial Whole Cell Biosensors to Bioreactor Operations : Mathematical Modeling and Related Experimental Tools
Delvigne, Frank ULg; Brognaux, Alison ULg; Gorret, Nathalie et al

in Biosensors : emerging materials and applications (2011)

Detailed reference viewed: 56 (17 ULg)