Développement et optimisation
de bioprocédés

Nos experts vous accompagnent dans la mise en œuvre des biotechnologies, la valorisation des bioressources ou le développement de biomolécules innovantes.

A l’aide d’outils microbiologiques ou biomoléculaires (cyanobactéries, microalgues, enzymes et autres biomolécules) et d’un parc complet d’équipements de pointe, nos équipes sont en mesure de mettre au point ou d’optimiser un large éventail de procédés, méthodes et opérations unitaires.

Notre offre de services va du ciblage des microorganismes et molécules d’intérêt jusqu’au développement de procédés, à la montée en échelle et à la fabrication de pré-séries industrielles.
Nos prestations s’appuient sur les recherches et moyens techniques des laboratoires GEPEA, CEISAM, UFIP et MMS.

Prestations

Stratégie et conseil

Diagnostic et selection

Développement de procédés

Test et validation de procédés

Scale Up

Quels que soient vos défis, nos experts vous livrent des solutions fonctionnelles et innovantes.

Filtration membranaire, électrodialyse

Notre savoir-faire nous permet de développer des systèmes de filtration membranaire capables de faire face aux défis du traitement des eaux et du recyclage des milieux de cultures. Plus largement, nos experts en filtration membranaire développent des solutions de récupération, fractionnement, concentration, purification et dessalement de biomolécules (protéines, peptides, polysaccharides, toxines, pigments, etc.).

En résumé
OPTIMISATION DU FONCTIONNEMENTPARAMÈTRES DE SUIVICONDUITE DES FILTRATIONS MAÎTRISE DES MÉCANISMES DÉRIVE DES PERFORMANCESÉVALUATION TECHNICO-ÉCONOMIQUE

Optimisation du fonctionnement

  • Sélection du matériau, de la géométrie du seuil de coupure de la membrane
  • Choix des conditions opératoires (température, pH, hydrodynamique…)
  • Maitrise des phases de filtration et de nettoyage

Choix du mode de conduite des filtrations

  • Filtration batch
  • Continu feed and bleed
  • Filtration frontale / tangentielle

Mise en place de paramètres de suivi des performances

  • Facteurs de concentration ou de réduction volumique
  • Taux de rétention et de conversion
  • Rendements
  • Flux de perméation
  • Pressions transmembranaires

Étude de la dérive des performances

  • Filtration
  • Nettoyage

Maîtrise des mécanismes

  • Colmatage
  • Écoulement

Évaluation technico-économique

  • Coûts
  • Temps
  • Performances

Extrusion – Réaction

Nos équipes vous accompagnent dans l’exploitation optimale des technologies bivis et extrusion réactive. Elles vous permettent de dépasser les limites d’efficience et de rendement obtenus par réacteur batch ou par extrusion mono-vis tout en diminuant la consommation énergétique et en permettant l’utilisation d’une plus large gamme de matière premières.

En résumé
EXTRUSION ENZYMATIQUE EXTRUDEUR PILOTEOPTIMISATION DU PROCÉDÉAPPLICATIONS MAîTRISÉES

Extrusion réactive enzymatique

  • Diminution des temps réactionnels
  • Dosage enzymatique
  • Opérations en milieux visqueux
  • Utilisation d’un extrudeur pilote (1 à 25 kg/h)

Optimisation du procédé d’extrusion

  • Caractérisation du procédé : rendement, performance des réactions, rejets d’effluents, qualité du produit final, dimensions des installations batch…
  • Mise au point du traitement thermomécanique
  • Modélisation mathématique du procédé
  • Modélisation et simulation informatique
  • Mise en place des paramètres de suivi

Applications maîtrisées du procédé

  • Extraction des molécules d’intérêt des ressources marines par hydrolyse enzymatique (lipides, alginates, carraghenanes, chitine…)
  • Obtention des biomatériaux et de divers composants (autres macromolécules, plastifiants, nanocharges)
  • Réactions de modification des charges minérales
  • Texturation des produits alimentaires

Bioraffinage, tests comparatifs, couplage des opérations unitaires

Nos experts étudient l’intégration des opérations unitaires en laboratoire ou sur site. Notre maîtrise des opérations et notre parc d’équipements nous permettent de réaliser des études comparatives complètes, de mettre au point et de valider par des essais les procédés les plus efficients.

En résumé
RÉCOLTE BROYAGEMÉTABOLITESEXTRACTIONPURIFICATION CONDITIONNEMENT

Récolte

  • Centrifugation
  • Flottation
  • Décantation
  • Filtration granulaire
  • Filtration membranaire

Broyage

  • Broyage à haute pression
  • Broyage à billes

Concentration et enrichissement de métabolites ciblés

  • Métabolites ciblés : polysaccharides, lipides bioactifs, pigments, métabolites secondaires
  • Filtration membranaire
  • Chromatographie de partage centrifuge (CPC)
  • Résines

Extraction

  • Extraction par solvant
  • Extraction centrifuge
  • Extraction réactive
  • Adsorption
  • Filtration membranaire
  • Précipitation
  • Distillation, rectification

Purification

  • Chromatographie de partage centrifuge (CPC, préparative ou production)
  • Cristallisation

Procédés de conditionnement de biomasse

  • Séchage
  • Atomisation
  • Lyophilisation

Intensification des procédés

Maîtrisant les outils d’analyse et de modélisation, nos experts travaillent au quotidien dans l’amélioration des rendements, la conception et miniaturisation de procédés. En vous aidant à vous affranchir des limitations de transfert de chaleur et de matière ainsi que des apports d’énergie, nous optimisons votre capacité de production et rendons vos procédés plus performants, plus compacts, plus sûrs.

En résumé
PARAMÈTRES INFLUENTSPLANS D’EXPÉRIENCEMODÉLISATION – SIMULATIONPHÉNOMÈNES DE TRANSFERTCONTRÔLE AVANCÉCONTRÔLE DE PROCÉDÉ

Identification des paramètres influents

  • Thermodynamique de mélanges complexes (solubilité, équilibres réactionnels)
  • Cinétique de réactions et de dégradation
  • Thermique dans le système de culture

Mise en place et tests des plans d’expérience

  • Définition des types d’essais à mener ou des combinaisons à tester
  • Mise en place des indicateurs et des coefficients de suivi
  • Validation du plan

Modélisation et simulation informatique

  • CFD (Computational Fluid Dynamics)
  • Modélisation des voies métaboliques

Intensification des phénomènes de transfert

  • Transferts radiatif et thermique, transferts gaz/liquide
  • Hydrodynamique en milieu confiné
  • Étude des effets d’un environnement hétérogène, pH, lumière…

Conception de contrôle avancé

  • Développement de logiciels procédé
  • Extrapolation et optimisation en conditions réelles

Contrôle et suivi de procédés

  • Conception de biocapteurs (ex : suivi en ligne de l’état physiologique par fluorescence)
  • Développement de de capteurs de lumière ou de température (ex : automatisme programmable au sein d’un photobioréacteur)

Scale-up, montée en échelle

Nous testons et validons les conditions de montée en échelle et d’industrialisation des procédés. Notre parc d’équipements nous permet de concevoir des pilotes, de réaliser des productions à l’échelle laboratoire, de produire et livrer des échantillons en vue de campagnes d’essais (test consommateur, préclinique, clinique).

En résumé
IDENTIFICATION DE VERROUSINSTALLATION PILOTEINDUSTRIALISATIONPRODUCTION À FAÇON

Identification et validation des verrous

  • Limites de transfert de masse et de chaleur
  • Haute pression partielle d’O2 / CO2
  • Gradients de pH / température
  • Gradients de substrat
  • Pression
  • Lumière

Industrialisation du procédé

  • Tests et essais pour réaliser la montée en échelle
  • Validation des matières premières industrielles sur appareil de laboratoire
  • Études de caractérisation des appareils pilotes (standard) avant essais de validation
  • Intégration du nouveau procédé dans une chaîne de procédés existante

Production à façon

  • Petits essais : production du gramme au kilogramme suivant le protocole établi
  • Mise en place de productions pilotes pour le contrôle des différents paramètres et verrous potentiels

Écotoxicité et traitement d’effluents

Nos experts en écotoxicologie évaluent l’efficacité des procédés de traitement d’effluents et étudient la biodégradabilité et l’écotoxicité des substances. À l’aide des équipements de pointe du laboratoire GEPEA ils mènent des analyses chimiques de matrices complexes dans différents écosystèmes.

En résumé
biodégradabilitéProfilage environnemental bilan matière inoculum à façon criblage moyencriblage haut débit
  • Caractérisation écotoxique de substances chimiques et d’effluents
  • Évaluation de la biodégradabilité facile
  • Évaluation de la biodégradabilité intrinsèque
  • Profilage environnemental de la biodégradation pour évaluer la persistance
  • Biodégradabilité des mélanges (extrait végétaux, pétroles…) par l’approche bilan matière
  • Préparation d’inoculum à façon
  • Développement de solutions de criblage moyen/haut débit

Chromatographie de Partage Centrifuge

La chromatographie de partage centrifuge (CPC) est une alternative écoresponsable et efficace pour capter et purifier des biomolécules. Nos experts disposent d’un savoir-faire reconnu dans l’industrialisation de la CPC. Optimiser la séparation, réaliser une transposition d’échelle ou dimensionner un équipement industriel sont des problématiques auxquelles nous sommes aguerris.

En résumé
FRACTIONNEMENT DE MÉTABOLITESCOMPOSÉS PURIFIÉSCARACTÉRISATION DE COLONNESMAîTRISE DU PROCÉDÉCHANGEMENT D’ÉCHELLE

Fractionnement de métabolites

  • Caractérisation de l’extrait à fractionner
  • Comparaison de la méthode CPC avec d’autres méthodes
  • Validation de la faisabilité sur pilote
  • Capture de métabolites
  • Concentration et purification

Production de composés purifiés à façon

  • Production du gramme au kilogramme suivant un protocole établi

Dimensionnement et caractérisation des colonnes

  • Chimie et thermodynamique
  • Hydrodynamique et transfert
  • Définition des dimensions de la colonne

Maîtrise du procédé

  • Choix du système biphasique liquide-liquide : éluant et phase stationnaire
  • Aide au choix de solvants alternatifs (biosolvants, solvants verts) et écoconception
  • Choix du mode de séparation : partage, déplacement, échange d’ions, chélation
  • Optimisation des conditions opératoires

Préparation du changement d’échelle

  • Mise au point des méthodologies de transposition des colonnes de CPC
  • Réalisation du cahier des charges
  • Choix de l’équipement et du fournisseur adéquat
  • Validation de la transposition d’échelle

Biocatalyse, catalyse enzymatique

Notre équipe dispose d’un haut niveau d’expertise en matière d’ingénierie enzymatique. Nous pouvons accompagner vos projets dans leur globalité : que vous soyez à la recherche d’un biocatalyseur ou même en phase de mise au point d’une technologie d’évolution dirigée. Nous intervenons dans les secteurs de l’industrie chimique et biotechnologique mais aussi de l’industrie agro-alimentaire et de la santé.

En résumé
SOURCING ENZYMATIQUEMODÉLISATION DE PROTÉINESSTRATÉGIE DE CRIBLAGECARACTÉRISATION ENZYMATIQUEPROTÉINES RECOMBINANTESACTIVITÉS ENZYMATIQUES

Sourcing enzymatique

  • Collection de 300 souches : champignons marins, bactéries et microalgues
  • Accès au réseau d’approvisionnement souchothèques de Roscoff et Nantes Culture Collection
  • Recherche des candidats enzymatiques innovants et libres d’exploitation
  • Analyse des bases de données, génomique, phylogénétique (gènes ancestraux)
  • Identification des gènes des candidats enzymatiques

Modélisation des protéines et des ligands

  • Prédiction structurale
  • Filtrage des candidats : réactivité chimique, duplicats, propriétés physicochimiques, docking, dynamique moléculaire et deep learning

 

  • Classement des molécules : drug design, modélisation d’interactions (ligands-protéines)

Stratégie de criblage haut et moyen débit

  • Conception de stratégies de criblage de la diversité enzymatique
  • Criblage haut débit par tri cellulaire ou moyen débit : spectrométrie, colorimétrie, chromatographie…

Analyse et caractérisation enzymatique

  • Développement de nouvelles méthodes de dosage d’activités enzymatiques
  • Analyse de l’interaction avec le substrat
  • Mesure de performances fonctionnelles et d’activités enzymatiques sur différentes formulations
  • Caractérisation d’inhibiteurs sur enzymes modèles

Production de peptides et de protéines recombinantes

  • Identification du gène d’expression
  • Étude de l’adaptation des souches aux conditions de culture
  • Amélioration de la stabilité, recyclage et DownStream Process
  • Optimisation des conditions de production des enzymes : température, pH, milieu

Optimisation d’activités enzymatiques

  • Évolution dirigée : mutagenèse aléatoire dirigée et semi-dirigée
  • Création de banques de clones d’enzymes
  • Développement de procédés biocatalytiques
  • Intégration de la stratégie de biocatalyse aux procédés de production existants

L’ingénierie CAPACITÉS

Au cœur des laboratoires de recherche
Nos experts en génie des bioprocédés effectuent leurs travaux d’ingénierie directement dans les laboratoires de recherche de l’Université de Nantes et plus particulièrement au sein des laboratoires
GEPEA (GEnie des Procedes – Environnement – Agroalimentaire), MMS (Mer, Molécules, Santé), UFIP (Unité Fonctionnalité et Ingénierie des Protéines, UMR CNRS 6286) et CEISAM (Laboratoire en Chimie et Interdisciplinarité : Synthèse, Analyse, Modélisation | UMR CNRS 6230).
Au quotidien, ils associent moyens techniques et découvertes scientifiques pour relever vos défis de R&D.

Partenariats
CAPACITÉS est adhérent des réseaux IMPACT, Cytocell, THALASSOMICS, IAR et GlycoOuest.

Moyens techniques
Prioritairement acquis pour les besoins de la recherche académique, les équipements de pointe des laboratoires de l’Université de Nantes sont disponibles pour des prestations aux industriels.
Les experts de CAPACITÉS vous accompagnent dès la réalisation du devis jusqu’à la mise en place des tests, analyses et essais.
CAPACITÉS collabore également avec les plateaux techniques IMPACT, Cytocell et THALASSOMICS.

NOS RÉALISATIONS

Les défis relevés

Valoriser les substances naturelles bioactives

Génie des bioprocédés : Mise au point d’un nouveau protocole de filtration membranaire de substances naturelles bioactives.

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Exploiter les nouvelles protéines grâce à la biocatalyse

Activité enzymatique : exploiter des protéines grâce à la biocatalyse pour augmenter la digestibilité et l’efficacité nutritionnelle d’un aliment piscicole.

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Intégrer un biocatalyseur à un produit agroalimentaire

Sourcing d’un biocatalyseur améliorant l’efficacité nutritionnelle d’aliments piscicoles, et transpostion du procédé à l’echelle industrielle.

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Des microalgues pour dépolluer les effluents

Nos experts en génie des bioprocédés ont utilisé les microalgues, capables de bio-assimiler la pollution azotée et phosphatée, pour épurer les eaux usées.

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L’expertise des photobioréacteurs au service des biotechnologies marines

Biotechnologies marines : étudier l’influence de la concentration en CID dans le milieu de culture d’une souche d’algue rouge.

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Produire à échelle industrielle une microalgue anti-cholesterol

Les experts en génie des bioprocédés exploitent la culture d’une souche de microalgue identifiée comme ayant des propriétés anti-cholestérol.

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Surgelés : comment préserver le goût des légumes ?

Améliorer le dosage enzymatique pour maîtriser le processus d’inhibition des enzymes impactant les propriétés gustatives des aliments surgelés.

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NOS EXPERTS

Ils relèvent vos petits et grands défis

Génie des procédés

Jack LEGRAND

Conseiller scientifique auprès de CAPACITÉS

Professeur émérite de l’Université de Nantes. Directeur de l’UMR 6144 et expert « Ingénierie du Vivant » du CNRS, membre du comité d’évaluation du programme ANR « Bioénergie ».

 

Spécialités : procédés de transfert et dans l’ingénierie des photobioréacteurs, optimisation des procédés de valorisation au travers des différentes opérations unitaires, des systèmes de culture à l’extraction des molécules d’intérêt.

Plus d’infos
Ingénierie de photobioréacteurs

Jérémy PRUVOST

Responsable scientifique au sein de CAPACITÉS

Directeur du laboratoire GEPEA. Directeur de la plateforme Algosolis. Professeur à l’Université de Nantes en génie de bioprocédés.

 

Spécialités : optimisation hydrodynamique dans les photobioréacteurs, développement de technologies solaires de photobioréacteurs, production de bioénergie à partir de microalgues, production du biohydrogène et de lipides pour l’utilisation du biodiesel.

Plus d’infos
Chimie analytique

Olivier GONÇALVES

Conseiller scientifique auprès de CAPACITÉS

Maitre de conférence à l’Université de Nantes. Responsable de l’équipe de bioprocédés appliqués aux microalgues du laboratoire GEPEA (UMR CNRS 6144).

 

Spécialités : compréhension et exploitation des mécanismes métaboliques, bioconversion photosynthétique de la matière, micro-algues, la production de nouveaux produits d’usage biosourcés, spectroscopie vibrationnelle, de masse et RMN.

Plus d’infos
Filtration membranaire, électrodialyse

Anthony MASSÉ

Conseiller scientifique auprès de CAPACITÉS

Maitre de conférence à l’Université de Nantes. Membre du laboratoire GEPEA (UMR CNRS 6144).

 

Spécialités : bioraffinage, couplage et intégration de procédés pour la bio-production ou le raffinage de bio-ressources, séparation de biomolécules, concentration, purification et fractionnement de composés cibles.

Plus d’infos
Microbiologie

Raphaëlle TOUCHARD

Ingénieur d’études en biotechnologie

Elle collabore plus particulièrement avec l’équipe BAM « Bioprocédés Appliqués aux Microalgues » du laboratoire
GEPEA (UMR CNRS 6144).

 

Master en Biotechnologie.

 

Spécialités : sourcing de souches sauvages, orientation métaboliques, forçage physiologique, compréhension des mécanismes de croissance physicochimique à l’échelle de la cellule, optimisation des paramètres de culture, suivi analytique de la composition de la biomasse / profilage.

Plus d’infos
Écologie industrielle

Jordan TALLEC

Ingénieur d’études en génie des procédés et des bioprocédés

Il collabore plus particulièrement avec l’équipe BAM « Bioprocédés Appliqués aux Microalgues » du laboratoire GEPEA.

 

Ingénieur en génie des procédés et bioprocédés.

 

Spécialités : culture de microalgues sur des effluents industriels (eaux usées urbaines), recyclage des milieux, optimisation des procédés, photobioréacteur intensifié, sélection des longueurs d’onde de la lumière, formulation des milieux de culture, production de microalgues dans des conditions extérieures.

Plus d’infos
CPC, intensification des procédés et Scale-up

Luc MARCHAL

Responsable scientifique au sein de CAPACITÉS

Professeur et directeur du département de génie des procédés et des bioprocédés à l’Université de Nantes.

 

Spécialités : implémentation et intensification des procédés, montée en échelle des procédés industriels, amélioration de la productivité. Développement d’outils, de méthodes et de nouvelles applications en Chromatographie de Partage Centrifuge. Fractionnement de la biomasse microalgale (lyse, extraction, purification de métabolites).

Plus d’infos
Purification de métabolites, CPC

Sébastien CHOLLET

Ingénieur R&D en génie des procédés

Il collabore plus particulièrement avec l’équipe BAM (Bioprocess Appliqués aux Microalgues) du laboratoire GEPEA (UMR CNRS 6144).

 

Docteur en Génie des Procédés.

 

Spécialités : rationalisation des critères de dimensionnement d’une colonne de chromatographie de partage centrifuge, relations géométrie, configuration d’écoulement, efficacité de séparation par CPC, purification, intensification de procédés, montée en échelle.

Plus d’infos
Valorisation industrielle des microalgues

Lucie VAN HAVER

Ingénieur microalgues

Elle collabore plus particulièrement avec l’équipe BAM « Bioprocédés Appliqués aux Microalgues » du laboratoire GEPEA.

 

Ingénieur Chimiste – Génie des procédés, option Management et Marketing Industriel.

 

Spécialités : valorisation industrielle des microalgues pour les hautes, moyennes ou basses valeurs ajoutés, management de projet industriels.

Plus d’infos
Biochimie, biologie moléculaire

Pierre WEIGEL

Responsable scientifique au sein de CAPACITÉS

Maitre de conférence HDR en biochimie à l’Université de Nantes.

 

Responsable scientifique de la plateforme de protéomique fonctionnelle IMPACT (Université de Nantes). Membre de l’UMR CNRS n° 6286 Fonctionnalité et Ingénierie des Protéines (UFIP).

 

Spécialités : biochimie alimentaire, recherche de nouveaux inhibiteurs d’enzymes impliqués dans différentes pathologies humaines.

Plus d’infos
Biochimie, enzymologie

Thomas BESSONNET

Ingénieur R&D en enzymologie et biochimie

Il collabore plus particulièrement avec le laboratoire UFIP.

Docteur en Sciences de la vie et de la santé.

 

Spécialités : enzymologie, élucidation de nouvelles fonctions enzymatiques et voies métaboliques. recherche et identification des substances naturelles bioactives, phytochimie et pharmacologie.

Plus d’infos
Résonance Magnétique Nucléaire

Patrick GIRAUDEAU

Conseiller scientifique au sein de CAPACITÉS

Vice-président du Réseau Francophone de Métabolomique et Fluxomique. Co-responsable de l’équipe MIMM au sein du laboratoire CEISAM. Expert auprès de la pharmacopée américaine (USP).

 

Spécialités : développements méthodologiques en RMN 2D quantitative rapide, polarisation dynamique nucléaire par dissolution, applications à la métabolomique, fluxomique et isotopomique, développements méthodologiques en RMN de paillasse, applications au suivi réactionnel.

Plus d’infos
Chimie analytique

Estelle MARTINEAU

Ingénieur R&D en chimie analytique

Elle collabore plus particulièrement avec l’équipe MIMM au sein du laboratoire CEISAM.
Docteur en chimie analytique.

 

Spécialités : RMN (Résonance magnétique nucléaire), métabolomique, isotopomique, chimie physique et chimie analytique.

Plus d’infos
Biochimie analytique

Gérald REMAUD

Conseiller scientifique au sein de CAPACITÉS

Professeur à l’Université de Nantes.
Co-responsable de l’équipe MIMM au sein du laboratoire CEISAM.

 

Spécialités : chimie analytique, mesure des effets isotopiques, RMN quantitative, assurance Qualité-Contrôle Qualité, chimie bio-organique, wet chemistry.

Plus d’infos

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