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Développement d'un processus d'obtention d'agents biologiques à base de Trichoderma spp. en utilisant des eaux usées ou des boues d'épuration comme substrats de fermentation = Process development of Trichoderma spp. based biocontrol agent from different wastewaters and wastewater sludges.

Verma, Mausam (2007). Développement d'un processus d'obtention d'agents biologiques à base de Trichoderma spp. en utilisant des eaux usées ou des boues d'épuration comme substrats de fermentation = Process development of Trichoderma spp. based biocontrol agent from different wastewaters and wastewater sludges. Thèse. Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Doctorat en sciences de l'eau, 399 p.

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Résumé

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Compte tenu des avancées scientifiques, les pesticides biologiques destinés au contrôle des ravageurs deviennent des substituts efficaces à l'utilisation des agents chimiques. À ce propos, des biopesticides à base de champignons microscopiques présentent beaucoup de potentiel autant pour la répression des phytopathogènes que pour l'accroissement de la croissance des plantes. C'est le cas de plusieurs Trichoderma qui ont une action antagoniste contre plusieurs phytopathogènes et ce, tout en produisant des métabolites essentiels tels que vitamines, phytohormones de croissance et stimulation du système de défense des plantes. Trichoderma sp. possède trois formes principales soit le mycélium, les conidies et les chlamydospores. Par contre, parmi ces trois formes et pour une utilisation efficace de ce champignon en champ, les suspensions de Trichoderma spp. les plus rentables et les plus acceptables sont à base de conidies. Dans ce contexte, contrairement au procédé de production par fermentation liquide, la production en masse des conidies et des métabolites de Trichoderma spp. est une option très valable. À ce titre, il a été constaté que les préparations de Trichoderma spp. contenant plus de 106 conidia par g ou par ml, sont efficaces sur le terrain et ce, à un taux recommandé de 1010-10 11 conidies par hectare. Actuellement, différents biopesticides à base de Trichoderma spp. sont disponibles sur le marché. Toutefois, l'utilisation de milieux conventionnels tels que glucose, liqueurs de mélasses de maïs, tartrate de sodium, cellulose, sucrose, etc. pour la production de masse de ces agents biologiques réduisent la rentabilité, par exemple une récolte d'un faible rapport conidies/spores et un coût très élevé des matières premières. Afin de pallier à ces problèmes, les possibilités d'utilisation de résidus comme matières premières de fermentation pour la production de spores et de métabolites et l'obtention de biopesticides a fait l'objet de ces études. Des boues secondaires et déshydratées d'usines de traitement des eaux avec ou sans traitement préalables (hydrolyse alcaline ou hydrolyse thermo-alcaline) ont été employées pour obtenir des concentrations très élevées de spores de Trichoderma spp.. Il a été aussi constaté que des résidus d'industries de fromage, d'amidon ou de pâtes et papiers sont aussi très valables comme milieux de croissance de Trichoderma spp.. Des concentrations de spores de l'ordre de 107-1011 UFC/ml ont été obtenues avec ces résidus et les bio-essais préliminaires de préparations à base de boues secondaires ayant subi une hydrolyse thermo-alcaline ont montré une activité entomotoxique significative et qu'elles présentent donc un potentiel élevé pour le contrôle biologique des insectes nuisibles. Initialement, ces études avaient pour but de déterminer la production de conidies en employant ces résidus comme substrats. Par ailleurs, une méthode de détermination du nombre de spores a été modifiée pour utilisation dans le cadre de ces recherches. Ce procédé peut être aisément appliqué pour d'autres champignons. Des travaux d'optimisation concernant les conditions de bioréaction ont aussi été réalisés afin de faciliter la mise à l'échelle du procédé et d'augmenter son rendement. De plus, les facteurs impliqués dans la sporulation ont aussi fait l'objet d'études pour accroître si possible la concentration de spores éventuellement obtenue. Des travaux de recherche ont été accomplis pour développer un procédé de production d'un agent de contrôle biologique à base de T viride et ce, en employant divers résidus tels que des eaux usées, des boues d'épuration d'origine municipale ou industrielle. Un procédé de production de T viride a été défini et a fait l'objet d'une analyse technico-économique pour valider les possibilités de production de masse. Les résultats obtenus démontrent le potentiel très élevé des boues d'épuration et de certains résidus industriels pour l'obtention de T viride, ce qui ouvre la voie pour d'une part la commercialisation de ce biopesticide obtenu en utilisant les résidus mentionnés comme matières premières et, d'autre part, pour le recyclage de ces rejets en produits à haute valeur ajoutée.

Abstract

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Biological control agents are becoming effective substitutes for harmful chemical pesticides with advances in scientific research. Moreover, some fungal based biological control agents have tremendous potential in terms of disease control and plant growth promotion. Trichoderma genus is one of these fungi, which are antagonistic against several commercially important phytopathogens, in addition to producing metabolites like, vitamins, plant growth hormones, and induction of plant defense system. These fungi exist in three main microbial propagule forms, narnely, mycelia, conidia, and chlamydospores. However, for efficient field application, conidial formulations of Trichoderma spp. are preferred, as conidia are the most tolerant form among the three propagules. Nevertheless, simultaneous production of mycelial mass is necessary for the presence of metabolites. Further, in contrast to solid state fermentation, liquid fermentation of Trichoderma spp. conidia and metabolites could be a suitable option for their mass production. Trichoderma spp. formulations containing > 106 conidia/(g or, ml) have been found to be effective for field applications at the recommended basis of 1010-1011 conidia/hectare. At present, several Trichoderma spp. based biological control agents are available in market. However, the use of conventional production media like, glucose, molasses-corn steep liquor, sodium tartrate, cellulose, sucrose etc. for mass production of these biological control agents suffer drawbacks like, low conidia/spore yield and high raw material cost. In order to overcome these shortcomings, waste based Trichoderma spp. spores and metabolites production for biological control agent use is investigated in this study. Municipal sludges (secondary sludge and dewatered sludge) with and without pretreatments (alkaline and thermal alkaline hydrolyses) have been used to obtain high spore concentration. Also, industrial wastewaters (cheese, starch, and pulp and paper) have been found to be suitable as Trichoderma spp. growth media. Spore concentrations in the order of 107-10 11 CFU/ml could be obtained for the wastes employed, and the preliminary bioassay of fermented secondary sludge (thermal alkaline hydrolyzed) showed significant entomotoxicity, thereby, showing high biological control activity. The initial studies presented challenges like measurement of conidia in complex fermentation raw materials. Hence, a modified fungal spore measurement method was also developed as a useful tool for this research. Nevertheless, the modified spore measurement method can be easily employed in most of the other fungi. Optimization studies regarding fermentation conditions have been also carried out for scale up and further enhance the process performance. In addition, sporulation goveming factors were also studied for any possible augmentation in spore concentration. In total, this study has been focused on developing a T viride based biocontrol agent production process using several types of wastewaters and wastewater sludges of municipal and agro-industrial origin. The selected T viride production processes have been subjected to techno-economic analysis to ascertain their practicability of mass scale production. Thus, higher productivity results show intense potential of wastewater sludges and certain industrial wastewaters, which paves way to a new value addition pathway for sustainable waste management via Trichoderma spp. based biological control agent production.

Type de document: Thèse
Directeur de mémoire/thèse: Tyagi, Rajeshwar Dayal
Co-directeurs de mémoire/thèse: Valéro, José R.
Informations complémentaires: Résumé avec symboles
Mots-clés libres: bioessai; biorémédiation; champignon; lignolytique; mycorhizes; saprophytes; champignon de la carie blanche; agent biologique; Trichoderma spp.; eaux usées; boue d’épuration; fermentation; entomotoxicité; enzyme lytique; rhéologie
Centre: Centre Eau Terre Environnement
Date de dépôt: 11 févr. 2014 16:18
Dernière modification: 17 mars 2016 17:50
URI: http://espace.inrs.ca/id/eprint/2013

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