Sanitary status of 47 pig manures in Brittany: comparison of the effectiveness of manure treatments on the levels of indicator bacteria and two pathogenic bacteria

The hygienic performance of three manure treatment systems (simple storage, biological treatment or thermal treatment) was evaluated for effluents collected from 47 piggeries across Brittany, France. Microbial analyses were carried out on raw manure, on the sludge stored in a tank after biological treatment and on the liquid phase stored in a lagoon after sludge settling or after thermal treatment. The effect of the treatments on E. coli, enterococci, Salmonella and Listeria monocytogenes was evaluated. The concentrations of indicator bacteria were highly variable regardless of the farm or the manure management

Batch enrichment of anammox bacteria and study of the underlying microbial community dynamics

The anaerobic ammonium oxidation (anammox) consists on the biological conversion of ammonium (NH4+) into dinitrogen gas under absence of oxygen. Nitrite (NO2-) is a substrate of the anammox reaction, but also an inhibitor at high concentrations. This study investigates the effect of nitrite on the microbial community during the batch enrichment of anammox sludge. Six inoculums collected from different environments were enriched after a conditioning pretreatment and under controlled conditions during 4 months. Concerning the mineral medium used, two different nitrite supply strategies were applied; i.e., (i) initially low concentration at 25 mg NO2-–N/L and progressive increase to 150 mg NO2-–N/L, and (ii) constant high concentration at 150 mg NO2-–N/L. All tested inoculums developed anammox activity but only when the enrichment was started at low nitrite concentration. In such case, the specific ammonium conversion rates finally obtained ranged from 21 ±1 to 118 ±1 mg NH4+–N/g VS/d (VS, volatile solids). Abundance of the functional gene encoding for the enzyme hydrazine oxidoreductase (hzo) was assessed using the real-time quantitative polymerase chain reaction (q-PCR) showing positive correlation with the anammox activity finally reported. In addition, high-throughput DNA sequencing helped to elucidate the underlying microbial community dynamics. The raw inoculum source, the conditioning pretreatment, and the cultivation conditions applied were jointly determinants of the final microbial community structure of the enrichments despite a clear convergence at the end of the experimental period. On the other hand, the cultivation conditions alone determined the selection of anammox species belonging to the genus Candidatus Brocadia.Postprint (updated version

Les émissions d’ammoniac en usine de méthanisation-compostage des déchets: Maîtrise des émissions d’Ammoniac en usine de Méthanisation-compostage de déchets, Biodéchets et effluents Organiques

National audienceL’ammoniac peut être à l’origine de maladies respiratoires chroniques pour les travailleurs et requiert la mise en place de solutions de prévention collective en priorité et, si nécessaire, de protections individuelles. Peu de données publiques étant disponibles, l’objectif du projet MAMBO était de mesurer les émissions d’ammoniac dans quelques usines de méthanisation-compostage d’ordures ménagères puis d’analyser les pratiques afin de prévenir au mieux l’exposition des travailleurs

Effet de la sequence Chi sur les replicons cercle roulant

SIGLEAvailable from INIST (FR), Document Supply Service, under shelf-number : TD 20523 / INIST-CNRS - Institut de l'Information Scientifique et TechniqueFRFranc

La gestion des effluents d élevage et la production d'hydrogène sulfuré, cas particulier de la méthanisation

La première partie de ce travail de thèse s est intéressée à l impact des régimes alimentaires des porcs sur la quantité de soufre présente dans les déjections. La charge en soufre apportée par chacun des ingrédients qui composent la formulation a été analysée. La rétention et l excrétion du soufre ingéré par les animaux (porcs) ont été évaluées par une étude in-vivo. Le soufre absorbé par les animaux est faiblement retenu, au-delà des besoins nutritionnels, il est excrété principalement sous la forme de sulfates, par la voie urinaire. La dynamique des sulfates dans le lisier a été évaluée par une simulation de stockage anaérobie, ils sont consommés et transformé en sulfure d hydrogène, lequel est, soit transféré vers la phase gazeuse, soit stocké dans la phase liquide. La principale voie de production étant la réduction dissimilatrice des sulfates. La deuxième partie de ce travail de thèse est consacrée au devenir du soufre dans les unités de méthanisation agricoles où la production d hydrogène sulfuré est sous la dépendance des mélanges de co-substrats digérés. Un inventaire des différents substrats utilisables par les unités de méthanisation à la ferme a donc été réalisé. Les teneurs en soufre total ainsi que les potentiels méthanogènes pour chacun de ces substrats ont été déterminés et un potentiel sulfurogène (concentration maximale d hydrogène sulfuré du biogaz pour un substrat donné) a été défini. Grâce à ces données, un ratio C/S a pu être défini, lequel a permis de classer les différents substrats quant à leur potentialité à produire de l hydrogène sulfuré. Les algues vertes d échouage, substrat à faible ratio C/S, ont été testées sur des pilotes de digestion anaérobie en co-digestion avec des lisiers de porcs. Pour ces algues, le faible potentiel de production de biogaz couplé aux fortes teneurs en hydrogène sulfuré du biogaz mesuré avec nos essais limite fortement l'intérêt de leur utilisation dans les filières de méthanisation à la ferme.The first part of this thesis focused on the impact of sulphur content in pig diets on the amount of sulphur present in the excretion. The sulphur content of each ingredient potentially used in diet formulation was analyzed. Retention and excretion of sulphur ingested by animals (pigs) were evaluated by an in-vivo study. Sulphur absorbed by the animals is poorly retained, beyond the nutritional need; it is excreted primarily in the form of sulphates in urine. The dynamics of sulphate in the slurry was evaluated by a simulation of anaerobic storage, they are consumed and converted to hydrogen sulphide, which is either transferred to the gas phase, or stored in the liquid phase. The major route of production is the dissimilatory reduction of sulphates. The second part of this thesis is devoted to the fate of sulphur in the biogas plant where the agricultural production of hydrogen sulphide is dependent mixtures of co-substrates digested. An inventory of the different substrates used by the biogas plant at the farm has been achieved. The total sulphur contents and the methanogenic potential for each of these substrates have been determined and sulphidogenic potential was defined (maximum concentration of hydrogen sulphide from biogas for a given substrate). With this dataset, a ratio C / S has been defined, which allowed to classify the different substrates for their potential to produce hydrogen sulphide. Green algae stranding on beaches, low substrate P / S, were tested on pilot anaerobic digester in co-digestion with pig manure. For green algae, the low potential for biogas production coupled with high levels of hydrogen sulphide from biogas measured with our test greatly limits the value of their use in agricultural anaerobic digestion.RENNES1-BU Sciences Philo (352382102) / SudocSudocFranceF

Caractérisation physique des déchets organiques solides (études des hétérogénéités spatiales et de l'évolution temporelle de la structure physique en compostage)

Les Carcinomes Rénaux à Cellules Claires (CRCC) sont des tumeurs de mauvais pronostic dans leur forme métastatique et ce malgré l'apport thérapeutique récent des thérapies ciblant la néo-angiogénèse, plus particulièrement des inhibiteurs des tyrosine kinases. En parallèle, les 2 principaux récepteurs à l'angiotensine-2 de type 1 et de type 2 (AT1-R et AT2-R) ont été décrits récemment comme étant surexprimés par de nombreuses tumeurs avec parfois un lien entre surexpression et agressivité tumorale. Ce travail n'avait jamais été réalisé pour les CRCC. De plus, le blocage d'AT1-R par des antagonistes des récepteurs à l'angiotentine-2 (ARA2) pourrait exercer une action anti-tumorale via une inhibition de la néo-angiogénèse et de la prolifération cellulaire tant sur des modèles de cultures de cellules tumorales que sur des modèles animaux. L'association d'un inhibiteurs des tyrosine kinases avec un bloqueur d'AT1-R pourrait ainsi exercer un rôle synergique anti-tumoral pour le traitement des CRCC. Dans ce travail l'objectif a été double: d'une part étudier l'expression des récepteurs à l'angiotensine-2 par les CRCC et d'autre part montrer l'intérêt de l'association d'un ARA2 et d'un inhibiteur des tyrosine kinases dans le traitement des CRCC. Pour l'étude de l'expression d'AT1-R et d'AT2-R, des tissus tumoraux de CRCC fixés en paraffine ou congelés à l'état frais ont été analysés par immunohistochimie, western blot et PCR quantitative. Au total 84 CRCC ont été analysés. Les protéines d'AT-1R et AT2-R sont surexprimés par les tumeurs les plus agressives. La surexpression de chacun de ces 2 récepteurs est en outre corrélée à la survie sans progression des patients. AT1-R et AT2-R pourraient donc être considérés comme facteurs pronostiques pour les CRCC. L'étude de l'association d'un ARA2, le telmisartan, avec un inhibiteur des tyrosine kinases, le sunitinib, a été réalisée sur un modèle murin de xénogreffe de cellules tumorales humaines de CRCC, des 786-O et sur un modèle de culture cellulaire de ces mêmes cellules et d'une lignée endothéliale: les HUVEC. Par l'analyse des tissus tumoraux, il est mis en évidence que l'association augmente la nécrose tumorale par diminution de la néo-vascularisation. Le telmisartan associé au sunitinib pourrait diminuer la sécrétion tumorale de VEGF-A ce qui induirait une moindre activation des récepteurs de type-2 au VEGF. AT1-R et AT2-R sont surexprimés par les CRCC les plus agressifs et sont corrélés à un pronostic vital amoindri ce qui permet de les considérer comme facteurs pronostiques de ces tumeurs. Par ailleurs, le blocage d'AT1-R potentialise l'effet antitumoral antiangiogénique du sunitinib dans des modèles expérimentaux. Ces résultats restent à confirmer par des études cliniques.The prognosis of metastatic clear cell Renal Cell Carcinoma (ccRCC) is poor. Nethertheless, new targeted anti-angiogenic therapies, particularly tyrosine kinase inhibitors (TKI), improved patients' survival. In parallel, the 2 principal angiotensin-2 receptors, type-1 and type-2 (AT1-R and AT2-R), have been described overexpressed in many aggressive tumors but never in ccRCC. Blocking AT1-R is also known to have anti-tumour properties by inhibiting neo-angiogenesis and tumour cells proliferation on cell culture and animal experiments. Associating one AT1-R blocker (ARB) with one TKI could be synergistic in the treatment of ccRCC. In this work 2 objectives are pursued: the description of AT1-R and AT2-R expressions by ccRCC and the study of associating one ARB and one TKI on ccRCC cultured cells and on ccRCC xenograft in mice. For the study of angiotensin-2 receptors expressions by ccRCC, tumours embedded in paraffin or frozen were analysed by ImmunoHistoChemistry (IHC), western blot and quantitative PCR. On the 84 tumours analysed, AT1-R and AT2-R were over-expressed by the most aggressive tumours. Their expressions were also correlated with patients' survival. Telmisartan, one ARB, was combined with sunitinib, one TKI. For xenograft experiments, ccRCC cell lines, 786-O, were injected to nude mice. For cultured cells experiments, 786-O and Human Umbilical Vein Endothelial Cells were grown in different conditions. This association significantly increases tumour necrosis by inhibiting neo-angiogenesis. It could be explained by a decreased tumour VEGF-A secretion and by less activation of endothelial VEGFR2. In conclusion, AT1-R and AT2-R are overexpressed by the most aggressive tumours and are correlated with patients' survival so that they could be considered as prognostic factors. AT1-R could also represent a new therapeutic target in the treatment of ccRCC. Its blockage could improve the antiangiogenic effects of sunitnib. Clinical studies are now required.RENNES1-BU Sciences Philo (352382102) / SudocSudocFranceF

Caractérisation de la communauté microbienne de lisier et de fumiers de porcs par des méthodes moléculaires

MONTPELLIER-BU Sciences (341722106) / SudocSudocFranceF

Typologie et activité des populations microbiennes nitrifiantes issues des procédés de traitement biologique des effluents agricoles et industriels

Ces travaux concernent la caractérisation des communautés microbiennes nitrifiantes de dix-neuf procédés de traitement des eaux usées urbaines et agroalimentaires. Les boues activées ont été analysées pour déterminer leurs activités maximales de nitritation et nitratation par respirométrie liquide. Tandis que les boues activées des STEP urbaines et d élevage présentent une activite semblable au sein de chaque groupe, les autres stations ont des activités très variables. La diversité et la quantité des communautés nitritantes et nitratantes ont été étudiées par T-RFLP et par PCR quantitative en temps réel. Entre les sites étudiés des différences de structure des communautés sont montrées. La biomasse nitritante est pour toutes les boues activées composée de bactéries et d archées, mais avec des différences de ratio entre les stations. La majorité des boues présente une communauté de bactéries nitritantes dominée par le genre Nitrosomonas. Les quelques stations présentant une dominance de Nitrosospira ont des activités de nitritation et de nitratation nulles ou très faibles. Cette corrélation entre la présence de Nitrosospira et un problème dans l activité potentielle de nitrification pourrait être vérifiée sur site afin de détecter rapidement des dysfonctionnements dans le traitement de l azote. Cette analyse montre également que la moitié des stations de cette étude présente une population nitrite-oxydante composée de Nitrospira et de Nitrobacter. Parmi toutes ces populations quantifiées, seul le nombre de bactéries nitritantes est corrélé à l'activité de nitrification. Les bactéries nitritantes représentent par conséquent la communauté responsable de la nitritation.This work describes the characterization of the nitrifying microbial community of nineteen treatment plants treating municipal or industrial food processing wastewaters. Activated sludges were analyzed for their maximal activities of nitritation and nitratation by liquid respirometry. While the activated sludge from municipal and livestock WWTPs exhibit similar activities within each group, the other treatment plants have very different activities. The diversity and quantity of nitrite and nitrate oxidizing communities were studied by T-RFLP and real-time quantitative PCR. Between the sites studied, differences in community structure are shown. The nitrite oxidizing biomass is, for all activated sludges, composed of bacteria and archaea, but with different ratios from one plant to another. The majority of the sludges shows a community of nitrite oxidizing bacteria dominated by the genus Nitrosomonas. The few stations with a dominance of Nitrosospira have activities of nitrite and nitrate oxidation close to zero or very low. This correlation between the presence of Nitrosospira and a potential problem in nitrification activity should be verified on site to quickly detect problems in the treatment of nitrogen. This analysis also shows that half of the stations of this study present a community of nitrite-oxidizing bacteria composed of Nitrospira and Nitrobacter. Among all the quantified populations, only the number of nitrite oxidizing bacteria correlates with the activity of nitrification. These bacteria therefore represent the community responsible for nitrification.RENNES1-BU Sciences Philo (352382102) / SudocSudocFranceF

Pig Manure Contamination Marker Selection Based on the Influence of Biological Treatment on the Dominant Fecal Microbial Groups▿

The objective of this study was to identify a microbial marker for pig manure contamination. We quantified the persistence of four dominant bacterial groups from the pig intestinal tract throughout manure handling at 10 livestock operations (including aerobic digestion) by using molecular typing. The partial 16S rRNA genes of Bacteroides-Prevotella, Eubacterium-Clostridiaceae, Bacillus-Streptococcus-Lactobacillus (BSL), and Bifidobacterium group isolates were amplified and analyzed by capillary electrophoresis single-strand conformation polymorphism. The most dominant bacterial populations were identified by cloning and sequencing their 16S rRNA genes. The results showed that Bifidobacterium spp. and, to a lesser extent, members of the BSL group, were less affected by the aerobic treatment than either Eubacterium-Clostridiaceae or Bacteroides-Prevotella. Two Bifidobacterium species found in raw manure were still present in manure during land application, suggesting that they can survive outside the pig intestinal tract and also survive aerobic treatment. The 16S-23S rRNA internal transcribed spacer of one species, Bifidobacterium thermacidophilum subsp. porcinum, was sequenced, and a specific pair of primers was designed for its detection in the environment. With this nested PCR assay, this potential marker was not detected in samples from 30 bovine, 30 poultry, and 28 human fecal samples or in 15 urban wastewater effluents. As it was detected in runoff waters after spreading of pig manure, we propose this marker as a suitable microbial indicator of pig manure contamination