La réduction d'émission des gaz à effet de serre devient actuellement une priorité mondiale. À cet égard, CC^Solution inc. a développé une technologie qui pourrait permettre aux industriels de réduire leurs émissions de CO2 (principal gaz à effet de serre) grâce à l'action d'un catalyseur biologique, soit une métallo-(Zn)-enzyme immobilisée à l'intérieur d'un bioréacteur et capable d'hydrater le CO2 en HCO3". Or il s'avère que la température des effluents gazeux industriels est souvent très élevée, ce qui est incompatible avec l'enzyme actuellement utilisée qui serait rapidement dégradée. Cependant, il existe des micro-organismes vivants à hautes températures (thermophiles) qui produisent des enzymes adaptées et donc fonctionnelles dans de telles conditions. Methanobacterium thermoautotrophicum en est un bel exemple puisqu'on la retrouve dans les sources thermales où la température avoisine 70° C et qu'elle synthétise une enzyme, l'anhydrase carbonique (MTCA), capable d'hydrater le CO2. Le projet avait pour but la production d'une anhydrase carbonique thermostable, active sous une forme immobilisée et donc capable d'hydrater le CO2 en HCO3" dans un bioréacteur destiné à la réduction du dioxyde de carbone dans un environnement ouvert ou fermé. Ce projet se divisait en trois étapes : le clonage du gène de MTCA à partir de l'ADN génomique de M. thermoautotrophicum, la purification de MTCA par chromatographie échangeuse d'ions, la mise à l'échelle des étapes de production de MTCA et l'étude de l'immobilisation de MTCA selon deux méthodes. La première méthode d'immobilisation consistait à la liaison covalente sur fibre de coton à l'aide de glutaraldéhyde, l'autre à la séquestration dans un réseau poreux de silice à partir de tetramethoxysilane (TMOS). La séquestration dans un réseau poreux de silice s'est avérée plus efficace que la liaison covalente sur fibre de coton pour la récupération d'activité post-immobilisation et a donc été choisie pour subir les essais sur la résistance thermique. En ce qui a trait à la séquestration, un mélange typique d'alkoxysilane (TMOS-H2O-HCI), aussi appelé sol-gel, a été utilisé. L'optimisation des paramètres de maturation du sol-gel a permis de conserver une activité relative d'hydratation du CO2 allant jusqu'à 25 % de l'activité initiale de l'enzyme libre en solution. La vitesse de consolidation du réseau de silice serait un facteur capital pour la conservation de l'activité post-immobilisation. Un même lot de sol-gel enrichi en MTCA a été soumis à des cycles répétés d'essais d'hydratation du CO2. Une diminution appréciable de 50% d'activité fut observée suite au premier essai, mais cette diminution tend à s'atténuer lors des cycles subséquents. L'impact de la silanisation sur la résistance thermale de MTCA a également été étudié. La séquestration de MTCA dans un réseau de silice a permis d'augmenter d'environ 15° C la plage d'activité de l'enzyme pour atteindre 85° C et ce, comparativement à la forme libre en solution, suite à un traitement à la chaleur de 15 min. Cet effet serait dû à la formation d'une cage de silice autour de l'enzyme menant une consolidation des structures tertiaires et quaternaires. La séquestration d'anhydrases carboniques dans un réseau poreux de silice s'est avérée une avenue fort prometteuse pour le développement futur de procédés enzymatiques d'hydratation du CO2 à hautes températures.

"Mémoire présenté à la Faculté des études supérieures en vue de l'obtention du grade de Maître en droit (LL.M)" / Depuis quelques années, le recours à la biotechnologie dans le secteur de l'alimentation est omniprésent. Les techniques, évoluant au gré de l'avancement de la science, permettent aux gens faisant partie de plusieurs sphères de la société, tels les scientifiques, producteurs, agriculteurs, consommateurs etc., de profiter de ces percées technologiques. Toutefois, afin d'encadrer la commercialisation de ces nouveaux produits alimentaires découlant de cette technologie, un cadre réglementaire devait, il va sans dire, être élaboré. Ce fut le cas de part et d'autre de l'Atlantique. Toutefois, bien qu'appréciée des scientifiques, cette technologie est loin de faire l'assentiment de tous. D'ailleurs, différentes perceptions se reflètent dans les différents cadres réglementaires mis de l'avant, tout aussi bien canadien que français, quant à l'utilisation et la mise en vente des nouveaux aliments. Ce travail décrit les systèmes réglementaires visant la commercialisation des aliments nouveaux tant canadien que français. Par ailleurs, il relate les différents débats, sociologique, éthique, et techniques, dont ces organismes génétiquement modifiés (OGM) sont la cible. / Since the past decades, the use of biotechnology in the industry of novel food was very considerable. This new technique is very useful, and can be easily important for an appreciable quantity of people, like productors, agricultors and consumers. Since it was used in the production of novel food, a new regulatory enforcement was needed. It was done either in France and Canada, but differently. As we know, the different way of life in both countries play an important role in the acceptance of the genetically modified organisms (GMO's). In this thesis, we will give a description of the different regulatory frameworks for food products of biotechnology. Then, we will see what was important, according to the different sociologie and ethics point of view, in the elaboration of these relevant legislation.

Depuis quelques années, le recours à la biotechnologie dans le secteur de l'alimentation est omniprésent. Les techniques, évoluant au gré de l'avancement de la science, permettent aux gens faisant partie de plusieurs sphères de la société, tels les scientifiques, producteurs, agriculteurs, consommateurs etc., de profiter de ces percées technologiques. Toutefois, afin d'encadrer la commercialisation de ces nouveaux produits alimentaires découlant de cette technologie, un cadre réglementaire devait, il va sans dire, être élaboré. Ce fut le cas de part et d'autre de l'Atlantique. Toutefois, bien qu'appréciée des scientifiques, cette technologie est loin de faire l'assentiment de tous. D'ailleurs, différentes perceptions se reflètent dans les différents cadres réglementaires mis de l'avant, tout aussi bien canadien que français, quant à l'utilisation et la mise en vente des nouveaux aliments. Ce travail décrit les systèmes réglementaires visant la commercialisation des aliments nouveaux tant canadien que français. Par ailleurs, il relate les différents débats, sociologique, éthique, et techniques, dont ces organismes génétiquement modifiés (OGM) sont la cible. / Since the past decades, the use of biotechnology in the industry of novel food was very considerable. This new technique is very useful, and can be easily important for an appreciable quantity of people, like productors, agricultors and consumers. Since it was used in the production of novel food, a new regulatory enforcement was needed. It was done either in France and Canada, but differently. As we know, the different way of life in both countries play an important role in the acceptance of the genetically modified organisms (GMO's). In this thesis, we will give a description of the different regulatory frameworks for food products of biotechnology. Then, we will see what was important, according to the different sociologie and ethics point of view, in the elaboration of these relevant legislation. / "Mémoire présenté à la Faculté des études supérieures en vue de l'obtention du grade de Maître en droit (LL.M)"

Les biotechnologies sont un outil puissant permettant d’emprunter les circuits biologiques pour produire des composés aux applications multiples (médecine, alimentation, industries…). Les cyanobactéries possèdent des propriétés génétiques et trophiques précieuses pour réduire les coûts et l’empreinte environnementale de ces procédés (photosynthèse, fixation du CO₂, sources d’azote assimilables...). Elles produisent aussi naturellement certaines molécules énergétiques comme le H₂ dont pourraient émerger de nouvelles filières propres de biocarburants. Cependant, une compréhension globale et approfondie de leur physiologie est nécessaire pour concevoir un châssis biologique performant à partir de ces organismes. Elles sont aisément manipulables génétiquement mais présentent une versatilité favorisant la fixation de mutations bénéfiques mais aussi délétères pour leur exploitation à grande échelle. Au cours de ma thèse, j’ai construit et étudié des mutants d’un régulateur de l’assimilation du CO₂ dont l’activation est liée à la photosynthèse. J’ai montré que l’activité du cycle de Calvin synchronise les flux du carbone et le statut rédox de Synechocystis et que sa dérégulation se répercute de manière pléiotropique sur son métabolisme. Plus spécifiquement, je me suis intéressé au déséquilibre carbone/azote dans cette espèce et à son métabolisme de l’urée qui présente un intérêt biotechnologique considérable. J’ai démontré que ce dernier était en compétition avec l’hydrogénase pour l’insertion du nickel dans leurs centres catalytiques respectifs. L’insuffisance de ce métal a permis de sélectionner des mutants de l’uréase tolérant une exposition prolongée à l’urée et conservant une forte capacité de production de H₂ en présence de ce substrat azoté. L’ensemble de ces résultats montre que le métabolisme de Synechocystis peut être détourné au profit de certains processus cellulaires. Les approches « omiques » permettent d’identifier globalement les réponses physiologiques induites ainsi que les leviers biologiques de compensation. Ces travaux sont discutés au regard des implications biotechnologiques de l’instabilité génétique et de la nécessité de renforcer notre compréhension de la plasticité métabolique et génomique des cyanobactéries. / Biotechnology is a powerful tool allowing exploitation of biological circuits to produce compounds with multiple uses (medicine, nutrition, industrial…). Cyanobacteria have valuable genetic and trophic properties which could reduce the costs and the environmental footprint of these processes (photosynthesis, CO₂ fixation, assimilation of diverse nitrogen sources…). They also naturally produce energetic molecules such as H₂ from which new and sustainable biofuels sectors may rise. However, a global and fine understanding of their physiology is required in order to design an efficient biological chassis with these organisms. They are genetically manipulable but also exhibit a strong versatility favoring fixation of mutations that can be either beneficial or harmful to their large-scale cultivation. Over the course of my PhD, I constructed and studied mutants of a CO₂ fixation regulator whose activation is linked to photosynthesis. I showed that the Calvin cycle activity synchronizes carbon fluxes and redox status in Synechocystis and that its deregulation affects the metabolism in a pleiotropic manner. I was specifically interested into the carbon/nitrogen balance in this species and its urea metabolism which is of prime interest in biotechnology. I demonstrated that the latter was in competition with the hydrogenase for the insertion of nickel into their respective catalytic centers. Scarcity of this metal leads to selection of mutants thriving upon prolonged exposure to urea that retained a high capacity of H₂ production in presence of this nitrogenic substrate. This work shows that the metabolism of Synechocystis can be altered in favor of other cellular processes. Omics approaches allow global identification of the physiological responses induced as well as the biological compensation mechanisms. These observations are discussed with regards to biotechnological implications of genetic instability and the need to strengthen our understanding of metabolic and genetic plasticity in cyanobacteria.

Il s’agit de montrer que les technosciences, rencontrant l’humanitude comme leur condition de possibilité et leur moteur propulsif, risquent d’actualiser une potentialité aporétique associée à une enclave organique perméable et à une maintenance identitaire inscrite dans le devenir - associée à une intériorité se dépliant en extériorité et à un monisme substantiel s’exprimant dans la dualité (en soi, comme soi et hors de soi). Pour ce faire, nous observons et confrontons :les techniques (des PMA aux manipulations d’embryons, des diagnostics génétiques aux thérapies géniques, du clonage à la transgenèse) à l’individu, l’individu à ses latitudes (en ce compris par la voie d’une «consultation» des personnes souffrantes, des scientifiques et de la population dite «générale») et celles-ci à l’humanitude. <p>Par ailleurs, nous définissons l’individu d’une indéfinition :où l’homme est point de convergence (entre divers états, plans et déterminants) et force d’émergence (hors ses donnés) - équilibre en construction incessante et incessible. Où sa spécificité tient à l’occupation corporelle et pensée d’un espace et d’un temps :équilibre en soutenance entre stase et métabolisme, non-soi et soi, subordinations et libérations, centralisations identitaires et extériorisations identifiantes. Par suite, toute intervention pesant en déséquilibre sur ces articulations devrait être évitée – en principe. En principe car, du fait de la multiplicité et de la diversité des intervenants, du fait même de leur liberté et des incertitudes plurielles, il y aura toujours pression ou déséquilibre. Néanmoins, il importe de mesurer l’acte aux conditions de la liberté et de l’humanité :conscience, autonomie, libre disposition de soi, sensibilité, émotivité, souci, malléabilité principielle (contre une assignation à demeure spécielle ou existentielle) et réappropriation essentielle (contre un déterminisme global – une appropriation par tiers). Et il convient de préserver le lien du corps et de l’esprit :où l’esprit transcende le corps qui le forme et l’informe – selon une mise à distance au sein d’une unité (et d’une unicité). <p>Or, nous constatons que l’humanitude, prise en charge par les techniques qu’elle produit, édifie un domaine existentiel caractérisé par une biographie de l’arrachement ou du désinvestissement. Et que l’homme, être de l’entre-deux défini par la négation de tout Etat advenu, produit un processus technique propre à l’extraire de cet «entre-deux». Déjà, l’individu libère ses tendances dispersives et ses tendances confusionnelles :mise à distance de l’entité corporelle (en sa force référentielle ou définitoire), identité décisionnelle et puissance volitive plus dispersive que centralisatrice. Où donc néoténie, imparfaite assignation, distanciation et in-essentialité ouvrent à la liberté tout en autorisant l’incorporation du non-soi, l’opérativité de la volonté et l’évanescence des états de l’organisme et de la psyché (de la personnalité comme tout identitaire). Cependant, si les techniques font exploser ces équilibres, reste la dissipation :où le «soi serait amené à se reconnaître comme pure et simple concept construit. Dans ce contexte, tout s’abandonne aux modifications. Et l’homme de jouer avec le donné et le donné en lui - donné qui est lui mais se décompose dorénavant en fonds «sacral» de puissances, en substrats géniques, mnésiques et morphologiques modelables et en constituants interchangeables. Semblable attitude recouvre une fuite hors de la condition humaine :tantôt vers «autre chose», tantôt vers un alignement démissionnaire sur un Décideur Transcendant. Et pour la première fois aussi globalement et intensément, instinct et volonté de survivre se soumettent à leur propre négation :pour qu’il subsiste «quelque chose plutôt que rien» dans le futur lointain, l’espèce conspire à sa propre fin. Pour la première fois (première fois aussi proche d’une réalisation), l’individu aspire à une dispersion de conscience, à une évanescence personnale et à une fin de l’Histoire sous couvert d’une histoire sans fin et d’un devenir incessant – gardant du devenir la seule processualité mécanique. Le danger est alors considérable car l’homme sort de l’animalité dans le champ où s’entrechoquent libre arbitre et déterminisme, références identitaires et décentrages, appartenances et abstractions. Car cet animal-là exprime sa spécificité à l’extérieur de l’enceinte biologique mais à partir d’une densité individuale :dans l’élaboration sociale et culturelle. Dès lors, quand l’existence précède l’essence et face aux possibles technoscientifiques, il importe de préserver l’homme d’une existenciation illusoire et d’une personnalisation évanescente. Et de pondérer la totalité individuale de ses dimensions temporelles :où l’individu est un être perpétuellement devenant ;où l’existence crée, investit et signifie une durée ;où l’identité est continuité d’unicité en devenir ;où l’humanité est construction d’Histoire et invention de sens. Cela oblige l’individu à se soutenir eu égard à des doubles nœuds référentiels :anthropique et autobiographique, culturel et familial, spirituel ou décisionnel et charnel ou factuel, symbolique et opératoire, autoréférentiel et relationnel. Mais aussi, en matière éthique, entre principe et casuistique, idéal et exception, collectif et individuel.<p>Doubles nœuds contestés par les techniques. Aussi, face à l’opérativité croissante de celles-ci, nous nous interrogeons sur ce qu’il pourrait advenir de la condition humaine et des conditions de possibilité de l’homme - considéré ici comme individu (spécimen défini en ses spécificités) au milieu du monde, conscience (sensible et émotionnelle) en situation d’interrelation, et subjectivité (volitive) face à ses semblables. <p> / Doctorat en philosophie et lettres, Orientation bioéthique / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Dans les écosystèmes forestiers pauvres en nutriments, les minéraux du sol constituent la principale source de nutriments inorganiques nécessaires à leur bon fonctionnement. Néanmoins ces nutriments ne sont pas directement accessibles aux racines des arbres. C'est l'action conjointe de facteurs abiotiques, comme le pH ou la circulation de l'eau, et biotiques comme les racines ou les microorganismes du sol dont les bactéries, qui vont conduire à l'altération de ces minéraux. A ce jour, nos connaissances sur les communautés bactériennes impliquées dans le processus d'altération et leur distribution dans des sols forestiers restent limitées, notamment à des habitats tels que la rhizosphère et la mycorhizosphère. Les objectifs de cette thèse étaient de caractériser les communautés bactériennes colonisant les minéraux du sol et leur aptitude à altérer les minéraux et enfin d'identifier les gènes bactériens impliqués. La combinaison d'approches cultivable, non cultivable et de biogéochimie sur des minéraux enterrés pendant 4 ans dans un sol forestier, a démontré que leur surface était colonisée par des communautés bactériennes spécifiques, capables d'altérer les minéraux et présentant des capacités métaboliques limitées, suggérant que ce support pourrait être considéré comme un habitat : la minéralosphère. La relation minéral/bactéries a été testée in situ via un amendement minéral sur une plantation et a mis en évidence l'impact de la disponibilité en nutriments sur la structuration des communautés bactériennes capables d'altérer les minéraux. L'étude génétique réalisée sur la souche modèle PML1(12) a révélé l'implication de plusieurs mécanismes dans la fonction altération / In nutrient-poor forest ecosystems, minerals are the main source of inorganic nutrients for the long lasting functioning of the forests. However, these nutrients are not directly accessible to the tree roots. It is the joined action of abiotic factors, such as pH and water circulation, and biotic factors such as tree roots and soil microorganisms, and notably bacteria, which leads to the solubilisation of these minerals. To date, our knowledge of the bacterial communities involved in the mineral weathering process and their distribution in forest soils is very limited and remains restricted to habitats such as the rhizosphere and mycorrhizosphere. The goals of this PhD thesis were to characterise the mineral associated bacterial communities, their ability to weather minerals and finally to identify the bacterial genes involved in the mineral weathering process. The combination of geochemical, cultivation-dependent and -independent approaches applied on minerals grounded in a forest soil during 4 years, revealed that the mineral associated bacterial communities were specific, able to weather minerals and had restricted metabolic abilities. These results suggest that minerals could be considered as a true ecological habitat: the mineralosphere. The mineral/bacteria relationship was tested in situ through a mineral amendment applied on a small-scale plantation, which has highlighted that the nutrient availability impacted the functional structure of the mineral weathering bacterial communities. At least, random mutagenesis applied on a model mineral weathering bacterial strain revealed that its mineral weathering ability resulted from several molecular mechanisms

L'acide succinique est une molécule linéaire, bi-fonctionnelle qui possède de nombreuses applications alimentaires, chimiques et pharmaceutiques etc. Les connaissances de la régulation des voies métaboliques d’organismes d’intérêt industriel, le génie génétique et le génie des procédés ont permis à des microorganismes recombinants (C. glutamicum) de produire jusqu'à 100 g.L-1 de succinate avec des rendements intéressants. C. glutamicum est largement connu comme l'un des meilleurs producteurs industriels de nombreux acides aminés (glutamate, lysine etc.). Cependant, des études de C. glutamicum ont démontré sa capacité à produire plusieurs acides organiques (succinate, lactate, acétate, etc.). Au cours de ce travail, nous avons supprimé le gène ldhA de C. glutamicum en utilisant le plasmide pk19mobsacBΔldhA. Nous avons démontré que la délétion de ce gène n’avait pas d’incidence sur la capacité de croissance de la bactérie. Par ailleurs, nous avons étudié les effets de l’oxygénation sur la réponse physiologique de C. glutamicum 2262ΔldhA à travers des expériences de cultures en fioles en verre lisses en imposant différentes conditions de kLa. Les résultats ont montré que des faibles kLa (<33 h-1) favorisaient la production d’acides organiques tandis que les kLa élevés amélioraient surtout l’accumulation de la biomasse. Nous avons également mis en œuvre un procédé de production très efficace avec une phase de transition aérobiose-anaérobiose basée sur la régulation de la concentration en oxygène dissous. Avec ce procédé, 327 mM de succinate avec un rendement de 0,94 mole par mole de glucose ont pu être produits avec le mutant ΔldhA. En outre, nous avons vérifié l’efficacité de ce nouveau procédé en l’appliquant à la souche sauvage qui normalement produit 10 fois plus de lactate que de succinate. Ces résultats ont montré une production de 793 mM (94 g.L-1) de succinate et 785 mM (71 g.L-1) de lactate. Ils soulignent ainsi, l'importance de la phase de transition aérobiose-anaérobiose lors des procédés de production de succinate par des bactéries aérobie facultatif. Enfin, des expériences en système bi-étagé ont montré que C. glutamicum 2262 pouvait s’adapter très facilement aux gradients et hétérogénéités en oxygène dissous dans les cultures à grande échelle / Succinic acid is a linear and bi-functional molecule that has several practical applications including food, chemical and pharmaceutical industries. Thanks to increased knowledge on metabolism and pathway regulation of industrially relevant organisms, to the development of performant genetic tools and process engineering, recombinants strains (Escherichia coli, Corynebacterium glutamicum etc.) have been reported to be able to produce up to 100 g.L-1 with interesting yields (> 1.5 mole per mole glucose). C. glutamicum is well known as one of the best industrial producers of numerous amino acids (glutamate, lysine etc.). However, recent studies of C. glutamicum revealed its capability to produce several organic acids (succinate, lactate, acetate, etc.). In this work, we have deleted the ldhA gene of C. glutamicum by using a plasmid vector pk19mobsacBΔldhA. We demonstrated that the mutant and the wild type presented similar growth kinetics with maximal growth rate of about 0.7 h-1. We studied also the effects of oxygenation on C. glutamicum 2262 ΔldhA through cultures at different kLa and it appeared that lower kLa (<33 h-1) favored organic acids production wile higher favored bacterial growth. Furthermore, we designed a tri-phasic process with transition phase by regulation of dissolved oxygen concentration which resulted in the production of 327 mM of succinic acid with a yield of 0.94 mole per mole glucose. The application of the designed process to C. glutamicum 2262 wild type that normally produces lactate with a lactate to succinate production ratio up to 13.3 mol.mol-1, resulted in succinate concentration up to 793 mM (94 g.L-1) and 785 mM (71 g.L-1) of lactate. The succinate production yield was 1.1 mole per mole glucose and acetate production was negligible. These results underlined the importance of aerobic to anaerobic transition in succinate production processes of facultative aerobes and the necessity to engineer not only the microorganism but also the process. Finally, scale-down study have demonstrated the robustness of C. glutamicum against the oxygen gradients in bioreactor