Electronic nose Technology for reactor state and biogas quality assessment in anaerobic digestion

ECOBIOGA

A holobiont approach towards polysaccharide degradation by the highly compartmentalised gut system of the soil-feeding higher termite Labiotermes labralis.

peer reviewed[en] BACKGROUND: Termites are among the most successful insects on Earth and can feed on a broad range of organic matter at various stages of decomposition. The termite gut system is often referred to as a micro-reactor and is a complex structure consisting of several components. It includes the host, its gut microbiome and fungal gardens, in the case of fungi-growing higher termites. The digestive tract of soil-feeding higher termites is characterised by radial and axial gradients of physicochemical parameters (e.g. pH, O2 and H2 partial pressure), and also differs in the density and structure of residing microbial communities. Although soil-feeding termites account for 60% of the known termite species, their biomass degradation strategies are far less known compared to their wood-feeding counterparts. RESULTS: In this work, we applied an integrative multi-omics approach for the first time at the holobiont level to study the highly compartmentalised gut system of the soil-feeding higher termite Labiotermes labralis. We relied on 16S rRNA gene community profiling, metagenomics and (meta)transcriptomics to uncover the distribution of functional roles, in particular those related to carbohydrate hydrolysis, across different gut compartments and among the members of the bacterial community and the host itself. We showed that the Labiotermes gut was dominated by members of the Firmicutes phylum, whose abundance gradually decreased towards the posterior segments of the hindgut, in favour of Bacteroidetes, Proteobacteria and Verrucomicrobia. Contrary to expectations, we observed that L. labralis gut microbes expressed a high diversity of carbohydrate active enzymes involved in cellulose and hemicelluloses degradation, making the soil-feeding termite gut a unique reservoir of lignocellulolytic enzymes with considerable biotechnological potential. We also evidenced that the host cellulases have different phylogenetic origins and structures, which is possibly translated into their different specificities towards cellulose. From an ecological perspective, we could speculate that the capacity to feed on distinct polymorphs of cellulose retained in soil might have enabled this termite species to widely colonise the different habitats of the Amazon basin. CONCLUSIONS: Our study provides interesting insights into the distribution of the hydrolytic potential of the highly compartmentalised higher termite gut. The large number of expressed enzymes targeting the different lignocellulose components make the Labiotermes worker gut a relevant lignocellulose-valorising model to mimic by biomass conversion industries.Explor‑ ing the higher termite lignocellulolytic system to optimise the conversion of biomass into energy and useful platform molecule

SISTEM PENDUKUNG KEPUTUSAN POLA OLAHRAGA BERDASARKAN HASIL YANG INGIN DICAPAI MENGGUNAKAN FUZZY DATABASE MODEL TAHANI

Pada saat ini, perkembangan di dunia kesehatan telah berkembang secara cepat sehingga mendorong para ahli untuk merancang sebuah teknologi yang dapat mengambil keputusan didalam bidang kesehatan. Kesehatan merupakan hal sangat mahal dan sangat penting bagi keberlangsungan hidup manusia. Untuk mendapatkan tubuh yang sehat tentunya di butuhkan olahraga yang teratur. Olahraga dilakukan juga harus dengan porsi yang dibutuhkan oleh tubuh. Ketidaktahuan akan porsi olahraga yang dibutuhkan oleh tubuh manusia ini yang menjadi masalah bagi kebanyakan orang. Penelitian ini menggunakan metode studi literature dalam pengumpulan data serta fuzzy database model tahani. Pengembangan sistemnya menggunakan metode waterfall. Pemodelan analisis dan desain menggunakan bahasa pemograman PHP dan database server MySQL. Metode pengujian menggunakan pengujian white box.  Hasil penelitian ini adalah sebuah sistem pendukung keputusan pola olahraga berbasis website yang dapat memudahkan pengguna dalam menentukan pola olahraga yang cocok dilakukan sesuai data kriteria yaitu umur, berat badan dan tinggi badan

ICoVeR - an interactive visualization tool for verification and refinement of metagenomic bins.

BACKGROUND: Recent advances in high-throughput sequencing allow for much deeper exploitation of natural and engineered microbial communities, and to unravel so-called "microbial dark matter" (microbes that until now have evaded cultivation). Metagenomic analyses result in a large number of genomic fragments (contigs) that need to be grouped (binned) in order to reconstruct draft microbial genomes. While several contig binning algorithms have been developed in the past 2 years, they often lack consensus. Furthermore, these software tools typically lack a provision for the visualization of data and bin characteristics. RESULTS: We present ICoVeR, the Interactive Contig-bin Verification and Refinement tool, which allows the visualization of genome bins. More specifically, ICoVeR allows curation of bin assignments based on multiple binning algorithms. Its visualization window is composed of two connected and interactive main views, including a parallel coordinates view and a dimensionality reduction plot. To demonstrate ICoVeR's utility, we used it to refine disparate genome bins automatically generated using MetaBAT, CONCOCT and MyCC for an anaerobic digestion metagenomic (AD microbiome) dataset. Out of 31 refined genome bins, 23 were characterized with higher completeness and lower contamination in comparison to their respective, automatically generated, genome bins. Additionally, to benchmark ICoVeR against a previously validated dataset, we used Sharon's dataset representing an infant gut metagenome. CONCLUSIONS: ICoVeR is an open source software package that allows curation of disparate genome bins generated with automatic binning algorithms. It is freely available under the GPLv3 license at https://git.list.lu/eScience/ICoVeR . The data management and analytical functions of ICoVeR are implemented in R, therefore the software can be easily installed on any system for which R is available. Installation and usage guide together with the example files ready to be visualized are also provided via the project wiki. ICoVeR running instance preloaded with AD microbiome and Sharon's datasets can be accessed via the website

Influence de différents facteurs opérationnels sur la structure des communautés microbiennes impliquées dans le processus de digestion anaérobie

Accès restreint aux membres de l'Université de Lorraine jusqu'au 2017-12-18The anaerobic digestion process leads to the production of biomethane, a versatile renewable energy vector. The dynamics and interactions between specific microbial groups are currently considered as key research subjects towards the improvement of the anaerobic digestion (AD) process. Indeed, deeper knowledge of the ecology of AD, the dynamics of the microbial populations and their structure could provide valuable information regarding unexplained and unpredictable failures or malfunctioning of the anaerobic digestion process. The aim of this work was to characterize the microbial communities involved in the AD process, and to study their responses due to the change of operational parameters such as an increase of the organic loading rate, the reactor type (completely stirred tank reactor vs anaerobic baffled reactor), or the start-up phase of a farm reactor with a shift from psychrophilic to mesophilic temperature range. While we observed the installation of similar microbial populations between replicated reactors under stable conditions, best adapted to biogas production, the microbial communities started to diverge once the operational parameters changed. Indeed, due to deterministic environment, most of bacteria and archaea showed redundant functional adaptation to the changing environmental conditions. However, some dominant bacterial populations were also resistant in terms of presence and abundance to the environmental change. The specific microbial communities established in our studied reactors showed also discrepancies in terms of biogas yields. Furthermore, correlations between the bacterial, archaeal and eukaryotic communities were pointed out, indicating the putative influence of eukaryotes on the anaerobic digestion process and the establishment of the other microbes having crucial functions during the anaerobic biomass digestion. Interestingly, shifts inside the anaerobic microbial community due to the gradual change of operational parameters, were detected prior to any biogas production inhibition, giving the opportunity for the development of potential early microbial indicators for assessing the AD process status and improving the microbial management of anaerobic reactorsLe processus de digestion anaérobie conduit à la production de biométhane, un vecteur flexible d’énergie renouvelable. L’amélioration du rendement de ce processus est souvent évoquée comme dépendante de la compréhension approfondie de la structure et de la dynamique des communautés microbiennes qui y sont impliquées. L’objectif de la thèse a été de caractériser les communautés microbiennes impliquées dans le processus de digestion anaérobie et de déterminer l’influence de facteurs opérationnels sur leurs dynamiques. Nous nous sommes en particulier intéressés à l’augmentation du taux de charge organique, le type de digesteurs anaérobies (réacteur continu perpétuellement mélangé vs réacteur anaérobie à chicane), mais aussi à la phase de démarrage d’un digesteur de ferme avec une montée en température. En absence de conditions contraignantes, nous avons observé l’installation de populations méthanogènes les mieux adaptées à la production de biogaz dans les réacteurs étudiés et la mise en place de communautés microbiennes similaires entre réacteurs réplicats. Cependant, des changements au niveau opérationnel ont conduit au développement de communautés divergentes en termes de structure. En effet, en présence d’un environnement déterministe, la plupart des bactéries et archées impliquées en digestion anaérobie ont montré une redondance fonctionnelle à la perturbation. Toutefois, certaines populations bactériennes dominantes ont également pu montrer des phénomènes de résistance, en termes de présence et d’abondance, à l’évolution des conditions environnementales. Au cours de nos études, les différentes communautés s’installant dans les digesteurs étudiés ont également montré des aptitudes variables pour la production de biogaz. De plus, des corrélations entre les communautés bactériennes, archées et eucaryotes ont aussi été démontrées, soulignant le rôle non négligeable des eucaryotes dans le processus de digestion anaérobie et l’installation de communautés microbiennes dominantes et spécifiques à la production de biogaz. Ainsi, les changements au sein de la communauté microbienne résultant de la modification progressive de facteurs opérationnels, et ce bien avant l’apparition des premiers symptômes d’inhibition de la production de biogaz, pourraient permettre le développement d’indicateurs microbiens de l’état du processus de digestion anaérobie et donc la mise en place d’une gestion microbiologique raisonnée des digesteurs anaérobie

Influence of shifts in various operational parameters on the structure of the microbial communities involved in the anaerobic digestion process

Le processus de digestion anaérobie conduit à la production de biométhane, un vecteur flexible d’énergie renouvelable. L’amélioration du rendement de ce processus est souvent évoquée comme dépendante de la compréhension approfondie de la structure et de la dynamique des communautés microbiennes qui y sont impliquées. L’objectif de la thèse a été de caractériser les communautés microbiennes impliquées dans le processus de digestion anaérobie et de déterminer l’influence de facteurs opérationnels sur leurs dynamiques. Nous nous sommes en particulier intéressés à l’augmentation du taux de charge organique, le type de digesteurs anaérobies (réacteur continu perpétuellement mélangé vs réacteur anaérobie à chicane), mais aussi à la phase de démarrage d’un digesteur de ferme avec une montée en température. En absence de conditions contraignantes, nous avons observé l’installation de populations méthanogènes les mieux adaptées à la production de biogaz dans les réacteurs étudiés et la mise en place de communautés microbiennes similaires entre réacteurs réplicats. Cependant, des changements au niveau opérationnel ont conduit au développement de communautés divergentes en termes de structure. En effet, en présence d’un environnement déterministe, la plupart des bactéries et archées impliquées en digestion anaérobie ont montré une redondance fonctionnelle à la perturbation. Toutefois, certaines populations bactériennes dominantes ont également pu montrer des phénomènes de résistance, en termes de présence et d’abondance, à l’évolution des conditions environnementales. Au cours de nos études, les différentes communautés s’installant dans les digesteurs étudiés ont également montré des aptitudes variables pour la production de biogaz. De plus, des corrélations entre les communautés bactériennes, archées et eucaryotes ont aussi été démontrées, soulignant le rôle non négligeable des eucaryotes dans le processus de digestion anaérobie et l’installation de communautés microbiennes dominantes et spécifiques à la production de biogaz. Ainsi, les changements au sein de la communauté microbienne résultant de la modification progressive de facteurs opérationnels, et ce bien avant l’apparition des premiers symptômes d’inhibition de la production de biogaz, pourraient permettre le développement d’indicateurs microbiens de l’état du processus de digestion anaérobie et donc la mise en place d’une gestion microbiologique raisonnée des digesteurs anaérobiesThe anaerobic digestion process leads to the production of biomethane, a versatile renewable energy vector. The dynamics and interactions between specific microbial groups are currently considered as key research subjects towards the improvement of the anaerobic digestion (AD) process. Indeed, deeper knowledge of the ecology of AD, the dynamics of the microbial populations and their structure could provide valuable information regarding unexplained and unpredictable failures or malfunctioning of the anaerobic digestion process. The aim of this work was to characterize the microbial communities involved in the AD process, and to study their responses due to the change of operational parameters such as an increase of the organic loading rate, the reactor type (completely stirred tank reactor vs anaerobic baffled reactor), or the start-up phase of a farm reactor with a shift from psychrophilic to mesophilic temperature range. While we observed the installation of similar microbial populations between replicated reactors under stable conditions, best adapted to biogas production, the microbial communities started to diverge once the operational parameters changed. Indeed, due to deterministic environment, most of bacteria and archaea showed redundant functional adaptation to the changing environmental conditions. However, some dominant bacterial populations were also resistant in terms of presence and abundance to the environmental change. The specific microbial communities established in our studied reactors showed also discrepancies in terms of biogas yields. Furthermore, correlations between the bacterial, archaeal and eukaryotic communities were pointed out, indicating the putative influence of eukaryotes on the anaerobic digestion process and the establishment of the other microbes having crucial functions during the anaerobic biomass digestion. Interestingly, shifts inside the anaerobic microbial community due to the gradual change of operational parameters, were detected prior to any biogas production inhibition, giving the opportunity for the development of potential early microbial indicators for assessing the AD process status and improving the microbial management of anaerobic reactor

Intérêts de la détection de pneumocystis jiroveci par PCR en temps réel chez les patients immunodéprimés non infectés par le VIH (enquête rétrospective de 2006 à 2009 au CHU de Bordeaux, cas particulier de la réanimation médicale)

Pneumocystis jiroveci (Pj) est un agent fongique ubiquitaire opportuniste se développant dans les poumons des patients immunodéprimés. Rétrospectivement de 2006 à 2009 tous les patients hospitalisés au CHU de Bordeaux ayant bénéficié d'un prélèvement respiratoire avec recherche de Pj (2126) ont été identifiés. Les données cliniques, radiologiques et biologiques des patients avec un examen direct négatif et une PCRj positive ont été analysées. 65 patients dans la population générale et 36 en réanimation ont été inclus. 91 % étaient non VIH, 47 % présentaient une hémopathie, 25 % une tumeur solide, 23 % une maladie systémique et 30 % une pathologie respiratoire chronique. 70 % recevaient un traitement immunosuppresseur. La PCR ciblant le gène de la b-tubuline est aussi sensible sur LBA (64 %) que sur crachats et aspirations (36 %) avec, dans la population générale, un cycle seuil (Ct) de PCR plus bas sur les prélèvements non invasifs (30 vs 34 ; p = 0,04). Dans la population générale, 67,7 % des patients ont été définis comme INFECTES (au moins 2 signes cliniques et un infiltrat radiologique) et présentaient un Ct inférieur (31 vs 34,8 ; p = 0,03). 88 % d'entre eux ont été traités et 20 % sont décédés. Les patients de réanimation se distinguaient par un taux de CD4 plus bas. Ils ont été moins souvent traités (p = 0,02), la mortalité globale à J30 était de 52,8 % (p <0,001) et le Ct chez les décédés plus élevé (34,5 vs 32,5). Les INFECTES (58,3 %) avaient reçu plus souvent une corticothérapie au long cours (p = 0,03) et le Ct de 33 était identique à celui des non infectés. Sur 6 mois, la recherche systématique de Pj n'a pas montré de circulation du micro-organisme. Chez les patients immunodéprimés non infectés par le VIH, la PCR est corrélée aux signes cliniques et radiologiques de pneumocytose pulmonaire. Sa sensibilité est équivalente dans les crachats et les LBA. En réanimation, plus qu'ailleurs, il semble important de considérer un traitement curatif dès que la PCR est positive.BORDEAUX2-BU Santé (330632101) / SudocSudocFranceF

Multivariate process control charts based on reputed process indicators as an alternative to univariate control charts for the monitoring of anaerobic reactors submitted to acidosis

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