Improvements in Fermentative Hydrogen Production through Physiological Manipulation and Metabolic Engineering

La production biologique d'hydrogène (H2) représente une technologie possible pour la production à grande échelle durable de H2 nécessaire pour l'économie future de l'hydrogène. Cependant, l'obstacle majeur à l'élaboration d'un processus pratique a été la faiblesse des rendements qui sont obtenus, généralement autour de 25%, bien en sous des rendements pouvant être atteints pour la production de biocarburants à partir d'autres processus. L'objectif de cette thèse était de tenter d'améliorer la production d'H2 par la manipulation physiologique et le génie métabolique. Une hypothèse qui a été étudiée était que la production d'H2 pourrait être améliorée et rendue plus économique en utilisant un procédé de fermentation microaérobie sombre car cela pourrait fournir la puissance supplémentaire nécessaire pour une conversion plus complète du substrat et donc une production plus grande d'H2 sans l'aide de l'énergie lumineuse. Les concentrations optimales d’O2 pour la production de H2 microaérobie ont été examinées ainsi que l'impact des sources de carbone et d'azote sur le processus. La recherche présentée ici a démontré la capacité de Rhodobacter capsulatus JP91 hup- (un mutant déficient d’absorption-hydrogénase) de produire de l'H2 sous condition microaérobie sombre avec une limitation dans des quantités d’O2 et d'azote fixé. D'autres travaux devraient être entrepris pour augmenter les rendements d'H2 en utilisant cette technologie. De plus, un processus de photofermentation a été créé pour améliorer le rendement d’H2 à partir du glucose à l'aide de R. capsulatus JP91 hup- soit en mode non renouvelé (batch) et / ou en conditions de culture en continu. Certains défis techniques ont été surmontés en mettant en place des conditions adéquates de fonctionnement pour un rendement accru d'H2. Un rendement maximal de 3,3 mols de H2/ mol de glucose a été trouvé pour les cultures en batch tandis que pour les cultures en continu, il était de 10,3 mols H2/ mol de glucose, beaucoup plus élevé que celui rapporté antérieurement et proche de la valeur maximale théorique de 12 mols H2/ mol de glucose. Dans les cultures en batch l'efficacité maximale de conversion d’énergie lumineuse était de 0,7% alors qu'elle était de 1,34% dans les cultures en continu avec un rendement de conversion maximum de la valeur de chauffage du glucose de 91,14%. Diverses autres approches pour l'augmentation des rendements des processus de photofermentation sont proposées. Les résultats globaux indiquent qu'un processus photofermentatif efficace de production d'H2 à partir du glucose en une seule étape avec des cultures en continu dans des photobioréacteurs pourrait être développé ce qui serait un processus beaucoup plus prometteur que les processus en deux étapes ou avec les co-cultures étudiés antérieurément. En outre, l'expression hétérologue d’hydrogenase a été utilisée comme une stratégie d'ingénierie métabolique afin d'améliorer la production d'H2 par fermentation. La capacité d'exprimer une hydrogénase d'une espèce avec des gènes de maturation d'une autre espèce a été examinée. Une stratégie a démontré que la protéine HydA orpheline de R. rubrum est fonctionnelle et active lorsque co-exprimée chez Escherichia coli avec HydE, HydF et HydG provenant d'organisme différent. La co-expression des gènes [FeFe]-hydrogénase structurels et de maturation dans des micro-organismes qui n'ont pas une [FeFe]-hydrogénase indigène peut entraîner le succès dans l'assemblage et la biosynthèse d'hydrogénase active. Toutefois, d'autres facteurs peuvent être nécessaires pour obtenir des rendements considérablement augmentés en protéines ainsi que l'activité spécifique des hydrogénases recombinantes. Une autre stratégie a consisté à surexprimer une [FeFe]-hydrogénase très active dans une souche hôte de E. coli. L'expression d'une hydrogénase qui peut interagir directement avec le NADPH est souhaitable car cela, plutôt que de la ferrédoxine réduite, est naturellement produit par le métabolisme. Toutefois, la maturation de ce type d'hydrogénase chez E. coli n'a pas été rapportée auparavant. L'opéron hnd (hndA, B, C, D) de Desulfovibrio fructosovorans code pour une [FeFe]-hydrogénase NADP-dépendante, a été exprimé dans différentes souches d’E. coli avec les gènes de maturation hydE, hydF et hydG de Clostridium acetobutylicum. L'activité de l'hydrogénase a été détectée in vitro, donc une NADP-dépendante [FeFe]-hydrogénase multimérique active a été exprimée avec succès chez E. coli pour la première fois. Les recherches futures pourraient conduire à l'expression de cette enzyme chez les souches de E. coli qui produisent plus de NADPH, ouvrant la voie à une augmentation des rendements d'hydrogène via la voie des pentoses phosphates.

Développement d’une grille pour l’analyse de la culture e-learning dans des forums de discussion en ligne

La formation à distance (FAD) est de plus en plus utilisée dans le cadre de la formation des enseignants aux technologies de l’information et de la communication (TIC). Dans les pays en voie de développement, elle permet non seulement de réduire les coûts par rapport à une formation traditionnelle, mais aussi de modéliser des pratiques pédagogiques exemplaires qui permettent de maximiser le recours aux TIC. En ce sens, la formation continue des enseignants aux TIC par des cours à distance qui intègrent des forums de discussion offre plusieurs avantages pour ces pays. L’évaluation des apprentissages réalisés dans les forums reste cependant un problème complexe. Différents modèles et différentes procédures d’évaluation ont été proposés par la littérature, mais aucun n’a encore abordé spécifiquement la culture e-learning des participants telle qu’elle est définie par le modèle IntersTICES (Viens, 2007 ; Viens et Peraya, 2005). L’objectif de notre recherche est l’élaboration d’une grille opérationnelle pour l’analyse de la culture e-learning à partir des contenus de différents forums de discussion utilisés comme activité de formation dans un cours à distance. Pour développer cette grille, nous utiliserons une combinaison de modèles recensés dans la revue de littérature afin de circonscrire les principaux concepts et indicateurs à prendre en compte pour ensuite suivre les procédures relatives à l’analyse de la valeur, une méthodologie qui appelle la production d’un cahier des charges fonctionnel, la production de l’outil, puis sa mise à l’essai auprès d’experts. Cette procédure nous a permis de mettre sur pied une grille optimale, opérationnelle et appuyée par une base théorique et méthodologique solide.

Analyse critique de la culture de sécurité face aux risques biologiques et pandémiques pour les infirmières

Une préoccupation grandissante face aux risques biologiques reliés aux maladies infectieuses est palpable tant au niveau international que national ou provincial. Des maladies émergentes telles que le SRAS ou la grippe A/H1N1 ont amené une prise en charge des risques pandémiques et à l’élaboration de mesures d’urgence pour maîtriser ces risques : développer une culture de sécurité est devenu une priorité de recherche de l’OMS. Malgré tout, peu d’écrits existent face à cette volonté de sécuriser la santé et le bien-être par toute une série de dispositifs au sein desquels les discours occupent une place importante en matière de culture de sécurité face aux risques biologiques. Une réflexion sociopolitique était nécessaire pour les infirmières qui sont aux premières loges en dispensant des soins à la population dans une perspective de prévention et de contrôle des infections (PCI) dans laquelle elles se spécialisent. Dès lors, ce projet avait pour buts d’explorer la perception du risque et de la sécurité face aux maladies infectieuses auprès des infirmières cliniciennes et gestionnaires québécoises; d’explorer plus spécifiquement l'existence ou l'absence de culture de sécurité dans un centre de santé et de services sociaux québécois (CSSS); et d’explorer les discours en présence dans le CSSS en matière de sécurité et de risques biologiques face aux maladies infectieuses et comment ces discours de sécurité face aux risques biologiques se traduisent dans le quotidien des infirmières. Les risques biologiques sont perçus comme identifiables, mesurables et évitables dans la mesure où les infirmières appliquent les mesures de préventions et contrôle des infections, ce qui s’inscrit dans une perspective positiviste du risque (Lupton, 1999). La gestion de ces risques se décline au travers de rituels de purification et de protection afin de se protéger de toute maladie infectieuse. Face à ces risques, une culture de sécurité unique est en émergence dans le CSSS dans une perspective de prévention de la maladie. Toutefois, cette culture de sécurité désirée est confrontée à une mosaïque de cultures qui couvrent différentes façons d’appliquer ou non les mesures de PCI selon les participants. La contribution de cette recherche est pertinente dans ce nouveau domaine de spécialité que constituent la prévention et le contrôle des infections pour les infirmières québécoises. Une analyse critique des relations de pouvoir tel qu’entendu par Foucault a permis de soulever les questions de surveillance infirmière, de politique de l’aveu valorisée, de punition de tout écart à l’application rigoureuse des normes de PCI, de contrôle de la part des cadres infirmiers et d’assujettissement des corps relevant des mécanismes disciplinaires. Elle a permis également de documenter la présence de dispositifs de sécurité en lien avec la tenue de statistiques sur les patients qui sont répertoriés en tant que cas infectieux, mais également en termes de circulation des personnes au sein de l’établissement. La présence d’un pouvoir pastoral est perceptible dans la traduction du rôle d’infirmière gestionnaire qui doit s’assurer que ses équipes agissent de la bonne façon et appliquent les normes de PCI privilégiées au sein du CSSS afin de réguler les taux d’infections nosocomiales présents dans l’établissement. En cas de non-respect des mesures de PCI touchant à l’hygiène des mains ou à la vaccination, l’infirmière s’expose à des mesures disciplinaires passant de l’avertissement, la relocalisation, l’exclusion ou la suspension de l’emploi. Une culture du blâme a été décrite par la recherche d’un coupable au sein de l’institution, particulièrement en temps de pandémie. Au CSSS, l’Autre est perçu comme étant à l’origine de la contamination, tandis que le Soi est perçu comme à l’abri de tout risque à partir du moment où l’infirmière respecte les normes d’hygiène de vie en termes de saines habitudes alimentaires et d’activité physique. Par ailleurs, les infirmières se doivent de respecter des normes de PCI qu’elles connaissent peu, puisque les participantes à la recherche ont souligné le manque de formation académique et continue quant aux maladies infectieuses, aux risques biologiques et à la culture de sécurité qu’elles considèrent pourtant comme des sujets priorisés par leur établissement de santé. Le pouvoir produit des effets sur les corps en les modifiant. Cette étude ethnographique critique a permis de soulever les enjeux sociopolitiques reliés aux discours en présence et de mettre en lumière ce que Foucault a appelé le gouvernement des corps et ses effets qui se capillarisent dans le quotidien des infirmières. Des recherches ultérieures sont nécessaires afin d’approfondir ce champ de spécialité de notre discipline infirmière et de mieux arrimer la formation académique et continue aux réalités infectieuses cliniques.