Innovation Process and Organizational Adoption of Disruptive Innovation: Empirical Evidence from Finnish Bio-Economy Companies.

The thesis aims to build a coherent view and understanding of the innovation process and organizational technology adoption in Finnish bio-economy companies with a focus on innovations of a disruptive nature. Disruptive innovations are exceptional hence in order to create generalizations and a unified view of the subject the perspective is also on less radical innovations. Other interests of the thesis are how ideas are discovered and generated and how the nature of the innovation and size of the company affect the technology adoption and innovation process. The data was collected by interviewing six small and six large Finnish bio-economy companies. The results suggest companies regardless of size consider innovation as a core asset in the competitive markets. Organizations want to be considered innovators and early adopters yet these qualities are limited by certain, mainly resource-based factors. In addition the industry, scalability and Finland’s geographical location when seeking funding provide certain challenges. The innovation process may be considered relatively similar whether the idea or technology stems from an internal or external source suggesting the technology adoption process can in fact be linked to the innovation process theories. Thus the thesis introduces a new theoretical model which based on the results of the study and the theories of technology adoption and innovation process aims on characterizing how ideas and technology from both external and internal sources generate into innovations. The innovation process is in large bio-economy companies most often similar to or a modified version of the stage-gate model, while small companies generally have less structured processes. Nevertheless the more disruptive the innovation, the less it fits in the structured processes. This implies disruptive innovation cannot be put in a certain mould but it is rather processed case-by-case.

Microbial flora in organic honey samples of africanized honeybees from Parana river islands

The purpose of this study was to verify and compare the main contamination sources and the hygienic/sanitary conditions of organic honey samples of Apis mellifera from Parana River islands. Thirty-three (33) samples were analyzed between January 2005 and August 2006. Eleven (11) samples were collected by beekeepers and twenty-two (22) samples were collected and processed in accordance with ideal personal hygiene norms and good manufacturing practices. The samples underwent microbiological analysis in search of coliforms at 35 ºC and 45 ºC, as well as fungi enumeration analysis. As for fungi counting, the samples harvested by beekeepers showed values above the maximum established by Resolution nº 15/94 of Common Market Group - Mercosul. The results showed that secondary contamination sources are responsible for the reduction of organic honey quality.

Studies of chemical and enzymatic characteristics of Yacon (Smallanthus sonchifolius) and its flours

Due to the importance of studies on yacon related to health, its in natura pulp, in natura peel, pulp flour, and peel flour were chemically analyzed in terms of its centesimal composition, specific minerals, total dietary fiber and fractions, pH, total soluble solids, total titratable acidity, tannins, oxalic acid, and nitrate. The polyphenoloxidase and peroxidase enzymatic activities were evaluated for in natura pulp and peel only. Yacon pulp and peel flour presented average yield of 7.94% and 10.86%, respectively. The in natura pulp presented a higher moisture and carboydrate content and lower lipid, protein, total dietary fiber, and ash than those of the peel flour. The same pattern was observed for pulp flour when compared to peel flour. The highest tannin, nitrate, and oxalic acid levels were found in the peel flour, 15,304.5 mg.kg-1, 1,578.3 mg.kg-1, and 7,925.0 mg.kg-1 (wet weight), respectively. The polyphenoloxidase and peroxidase enzymes presented higher enzymatic activity in the yacon peel. Based on the results obtained, it can be said that the yacon and its derivatives are important dietary carbohydrate and mineral sources and contain antinutritional substance contents lower than those harmful to health.

Phisicochemical, sensory, and microbiological evaluation and development of symbiotic fermented drink

The goal of this study was to develop a symbiotic lacteous drink, evaluate its physicochemical and sensory characteristics, and verify the viability of Lactobacillus acidophilus in the drink. The milk serum-based drink consisted of 50% milk serum containing 10% saccharose, 25% powdered milk, 15% yacon pulp, and cultures of Lactobacillus acidophilus-La 5E and Bifidobacterium bifidum BB12. It was stored for up to 21 days under refrigeration. The milk serum-based drink was analyzed for protein, ether extract, total dietary fiber, total frutans, carbohydrate content, color, pH, acidity, and contamination by coliforms, and Salmonella sp. Coliforms and Salmonella sp were not detected, and L. acidophilus and B. bifidum provided satisfactory probiotic counts up to 21 days of storage under refrigeration. Lactobacillus acidophilus resistance to gastric acids and bile salts was detected only up to seven days of storage when evaluated in vitro. Sensory analysis and purchase viability were evaluated by consumers at 0, 7, 14, and 21 days of storage. Based on the analytical results and consumer evaluation, the drink was acceptable up to seven days of storage.

Khrushchev's Beau Geste: the Return of Porkkala and its Global Significance

The return of the Porkkala naval base, which was leased to the Soviet Union at the end of World War II was unexpectedly returned in early 1956, 42 years before the USSR's lease on the area was to expire. There is no commonly accepted reason, and therefore the purpose of this work is to study the possible motives behind the return of Porkkala. These seem to have been reflected in the new foreign policy after the death of Stalin, which went far beyond returning Porkkala to Finland. The Soviet Union's courting of the non-aligned powers during this time, into which category Finland was assigned, also seems to be more than coincidence. However, the greater events of 1956, and the fact that Porkkala is remembered almost exclusively in Finland may have conspired to trap the events around Porkkala into the smaller narrative of Finnish-Soviet relations and the rise of Kekkonen to the presidency, due in no small part to his presence in negotiating the return of Porkkala. However this does not negate the message that Porkkala was intended to broadcast the USSR's new approach to neutrality. Through primary and secondary sources, gleaned from archives in Finland, memoirs of people involved, and historical literature, this thesis hopes to broaden the view that Porkkala's main and only significance lay in the changes it brought to Finnish-Soviet relations.

Cognitive set, absorption, and achievement as moderators of the perceptual closure effect in picture priming /

The present study examined individual differences in Absorption and fantasy, as well as in Achiievement and achievement striving as possible moderators of the perceptual closure effect found by Snodgrass and Feenan (1990). The study also examined whether different instructions (experiential versus instrumental) interact with the personality variables to moderate the relationship between priming and subsequent performance on a picture completion task. 1 28 participants completed two sessions, one to fill out the MPQ and NEO personality inventories and the other to complete the experimental task. The experimental task consisted of a priming phase and a test phase, with pictures presented on a computer screen for both phases. Participants were shown 30 pictures in the priming phase, and then shovm the 30 primed pictures along with 30 new pictures for the test phase. Participants were randomly assigned to receive one of the two different instruction sets for the task. Two measures of performance were calculated, most fragmented measure and threshold. Results of the present study confirm that a five-second exposure time is long enough to produce the perceptual closure effect. The analysis of the two-way interaction effects indicated a significant quadratic interaction of Absorption with priming level on threshold performance. The results were in the opposite direction of predictions. Possible explanations for the Absorption results include lack of optimal conditions, lack of intrinsic motivation and measurement problems. Primary analyses also revealed two significant between-subject effects of fantasy and achievement striving on performance collapsed across priming levels. These results suggest that fantasy has a beneficial effect on performance at test for pictures primed at all levels, whereas achievement striving seems to have an adverse effect on performance at test for pictures primed at all levels. Results of the secondary analyses with a revised threshold performance measure indicated a significant quadratic interaction of Absorption, condition and priming level. In the experiential condition, test performance, based on Absorption scores for pictures primed at level 4, showed a positive slope and performance for pictures primed at levels 1 and 7 based on Absorption showed a negative slope. The reverse effect was found in the instrumental condition. The results suggest that Absorption, in combination with experiential involvement, may affect implicit memory. A second significant result of the secondary analyses was a linear three-way interaction of Achievement, condition and priming level on performance. Results suggest that as Achievement scores increased, test performance improved for less fragmented primed pictures in the instrumental condition and test performance improved for more highly fragmented primes in the experiential condition. Results from the secondary analyses suggest that the revised threshold measure may be more sensitive to individual differences. Results of the exploratory analyses with Openness to Experience, Conscientiousness and agentic positive emotionality (PEM-A) measures indicated no significant effects of any of these personality variables. Results suggest that facets of the scales may be more useful with regard to perceptual research, and that future research should examine narrowly focused personality traits as opposed to broader constructs.

Power, resistance and Spanish Residential School

This thesis explores the relationship between exercises of disciplinary power and acts of resistance as they relate to the negotiation of identities at Spanish Residential School between the years of 1878 and 1930. The school itself, originally Wikwemikong Industrial School, was administered by the Jesuits and the Daughters of the Heart of Mary and relocated to Spanish, Ontario in 1913. Various archival and printed sources have been used to reveal methods of disciplinary power that administrators used to reshape the Aboriginal students. However, despite their incessant efforts, the administrators of Spanish Residential School did not succeed in completely reforming their pupils. The documentary record, then, also suggests that students at Spanish Residential School, although confined in a very oppressive institution, creatively used opportunities to alter their circumstances.

Aspects of spatial and habitat ecology of multiple Anopheles species (Diptera: Culicidae): malaria vectors in the highlands and foothills of Ecuador

The resurgence of malaria in highland regions of Africa, Oceania and recently in South America underlines the importance of the study of the ecology of highland mosquito vectors of malaria. Since the incidence of malaria is limited by the distribution of its vectors, the purpose of this PhD thesis was to examine aspects of the ecology of Anopheles mosquitoes in the Andes of Ecuador, South America. A historical literature and archival data review (Chapter 2) indicated that Anopheles pseudopunctipennis transmitted malaria in highland valleys of Ecuador prior to 1950, although it was eliminated through habitat removal and the use of chemical insecticides. Other anopheline species were previously limited to low-altitude regions, except in a few unconfirmed cases. A thorough larval collection effort (n=438 attempted collection sites) in all road-accessible parts of Ecuador except for the lowland Amazon basin was undertaken between 2008 - 2010 (Chapter 3). Larvae were identified morphologically and using molecular techniques (mitochondrial COl gene), and distribution maps indicated that all five species collected (Anopheles albimanus, An. pseudopunctipennis, Anopheles punctimacula, Anopheles oswaldoi s.l. and Anopheles eiseni) were more widespread throughout highland regions than previously recorded during the 1940s, with higher maximum altitudes for all except An. pseudopunctipennis (1541 m, 1930 m, 1906 m, 1233 m and 1873 m, respectively). During larval collections, to characterize species-specific larval habitat, a variety of abiotic and biotic habitat parameters were measured and compared between species-present and species-absent sites using chi-square tests and stepwise binary logistic regression analyses (Chapter 4). An. albimanus was significantly associated with permanent pools with sand substrates and An. pseudopunctipennis with gravel and boulder substrates. Both species were significantly associated with floating cyanobacterial mats and warmer temperatures, which may limit their presence in cooler highland regions. Anopheles punctimacula was collected more often than expected from algae-free, shaded pools with higher-than-average calculated dissolved oxygen. Anopheles oswaldoi s.l., the species occurring on the Amazonian side of the Andes, was associated with permanent, anthropogenic habitats such as roadside ditches and ponds. To address the hypothesis that human land use change is responsible for the emergence of multiple highland Anopheles species by creating larval habitat, common land uses in the western Andes were surveyed for standing water and potential larval habitat suitability (Chapter 5). Rivers and road edges provided large amounts of potentially suitable anopheline habitat in the western Andes, while cattle pasture also created potentially suitable habitat in irrigation canals and watering ponds. Other common land uses surveyed (banana farms, sugarcane plantations, mixed tree plantations, and empty lots) were usually established on steep slopes and had very little standing water present. Using distribution and larval habitat data, a GIS-based larval habitat distribution model for the common western species was constructed in ArcGIS v.l 0 (ESRI 2010) using derived data layers from field measurements and other sources (Chapter 6). The additive model predicted 76.4 - 97.9% of the field-observed collection localities of An. albimanus, An. pseudopunctipennis and An. punctimacula, although it could not accurately distinguish between species-absent and speciespresent sites due to its coarse scale. The model predicted distributional expansion and/or shift of one or more anopheline species into the following highland valleys with climate warming: Mira/Chota, Imbabura province, Tumbaco, Pichincha province, Pallatanga and Sibambe, Chimborazo province, and Yungilla, Azuay province. These valleys may serve as targeted sites of future monitoring to prevent highland epidemics of malaria. The human perceptions of malaria and mosquitoes in relation to land management practices were assessed through an interview-based survey (n=262) in both highlands and lowlands, of male and female land owners and managers of five property types (Chapter 7). Although respondents had a strong understanding of where the disease occurs in their own country and of the basic relationship among standing water, mosquitoes and malaria, about half of respondents in potential risk areas denied the current possibility of malaria infection on their own property. As well, about half of respondents with potential anopheline larval habitat did not report its presence, likely due to a highly specific definition of suitable mosquito habitat. Most respondents who are considered at risk of malaria currently use at least one type of mosquito bite prevention, most commonly bed nets. In conclusion, this interdisciplinary thesis examines the occurrence of Anopheles species in the lowland transition area and highlands in Ecuador, from a historic, geographic, ecological and sociological perspective.

Half-sandwich Complexes of Ruthenium; Synthesis and Application to Catalysis

This thesis describes syntheses and catalytic reactivity of several half-sandwich complexes of ruthenium. The neutral ruthenium trihydride complex, Cp(PPri3)RuH3(1), can efficiently catalyse the H/D exchange reaction between various organic substrates and deuterium sources, such as benzene-d6. Moreover, the H/D exchange reactions of polar substrates were also observed in D2O, which is the most attractive deuterium source due to its low cost and low toxicity. Importantly, the H/D exchange under catalytic conditions was achieved not only in aromatic compounds but also in substituted liphatic compounds. Interestingly, in the case of alkanes and alkyl chains, highly selective deuterium incorporation in the terminal methyl positions was observed. It was discovered that the methylene units are engaged in exchange only if the molecule contains a donating functional group, such as O-and N-donors, C=C double bonds, arenes and CH3. The cationic half-sandwich ruthenium complex [Cp(PPri3)Ru(CH3CN)2]+(2) catalyses the chemoselective mono-addition of HSiMe2Ph to pyridine derivatives to selectively give the 1,4-regiospecific, N-silylated products. An ionic hydrosilylation mechanismis suggested based on the experiments. To support this mechanistic proposal, kinetic studies under catalytic conditions were performed. Also, the 1,4-regioselective mono-hydrosilylation of nitrogen containing compounds such as phenanthroline, quinoline and acridine can be achieved with the related Cp*complex [Cp*(phen)Ru(CH3CN)]+(3) (phen = 1,10-phenanthroline) and HSiMe2Ph under mild conditions. The cationic ruthenium complex 2 can also be used as an efficient catalyst for transfer hydrogenation of various organic substrates including carbonyls, imines, nitriles and esters. Secondary alcohols, amines, N-isopropylidene amines and ether compounds can be obtained in moderate to high yields. In addition, other ruthenium complexes, 1,3 and [Cp*(PPri3)Ru(CH3CN)2]+(4), can catalyse transfer hydrogenation of carbonyls although the reactions were sluggish compared to the ones of 2. The possible intermediate, Cp(PPri3)Ru(CH3CN)(H), was characterized by NMR at low temperature and the kinetic studies for the transfer hydrogenation of acetophenone were performed. Recently, chemoselective reduction of acid chlorides to aldehydes catalysed by the complex 2 was reported. To extend the catalytic reactivity of 2, reduction of iminoyl chlorides, which can be readily obtained from secondary amides, to the corresponding imines and aldehydes was investigated. Various substituted iminoyl chlorides were converted into the imines and aldehydes under mild conditions and several products were isolated with moderate yields.

Feeding and oviposition preferences of the diamondback moth Plutella xylostella (Lepidoptera: Plutellidae) on six Brassicaceae host plant species

Plutella xylostella (diamondback moth, DBM) is a globally distributed Lepidopteran that feeds and oviposits almost exclusively on plants in the Brassicaceae family. DBM disperses from the southern United States and Mexico into Canada in the spring and summer. Establishment of DBM in Ontario is partially dependent upon the quantity and quality of host plants available and the preference of DBM for different hosts. Host plants include many crops such as broccoli, canola and cabbage, as well as landscape ornamentals and wild plants. It has previously been established that DBM are attracted to host plants by chemicals, specifically glucosinolates. I examined the preference of DBM among crop, wild and ornamental host plant species and how preference varies with insect life stage (3rd and 4th instar larvae and adults). Experiments included exposing DBM larvae from five populations coming from different locations in Canada to six Brassicaceae species and evaluating the preferences and weight gain over one hour. Then adult females were exposed to these same plant species and their oviposition preferences were examined. Populations from Alberta, Saskatchewan and Ontario were compared to assess differences in preference associated with geographic region or species of host plant. The ultimate goal of my study was to understand the potential of various Brassicaceae species to act as reservoirs to sustain and promote population growth of DBM, as well as sinks that may decrease DBM abundance. Results showed that garden cress (Lepidium sativum) was highly preferred over other species (wintercress, black mustard, aubretia, broccoli and ornamental kale) for both food and oviposition sources. Previous studies report that garden cress contains saponins, chemicals shown to be toxic to developing DBM larvae, however no studies have yet shown a preference for garden cress. These results provide information on a novel host plant with the potential to control DBM population growth. No difference in preferences was found among populations of DBM from various sources in Canada.

Macrobius, the classical paideia, and table etiquette c. 420 CE : a commentary on the Saturnalia 7.1-3

Ce mémoire traite des Saturnales de Macrobe, haut fonctionnaire du 5ième siècle après J.C. et encyclopédiste latin. Malgré l’opinion reçue, selon laquelle les Saturnales dépendraient presque exclusivement d’un nombre très restreint de sources, souvent copiées mot à mot, on a reconnu depuis longtemps que Macrobe remanie de son propre chef l’une de ces sources, les Propos de Table de Plutarque, dans son septième livre. Ce mémoire démontre que ce modèle, tout comme les sources mineures, latines et grecques, avec lesquelles Macrobe le complète, lui était assez familier pour servir à l’articulation d’une vision propre; les Saturnales ne peuvent donc être cités comme preuve de la décadence de leur époque. Ce mémoire fournit une traduction et un commentaire des chapitres 7.1-3 des Saturnales, avec une explication de leurs rapports avec les Propos de Table 1.1 et 2.1 de Plutarque ainsi que des éléments propre à Macrobe, afin de reconstruire sa méthode de composition et de déterminer ses attentes par rapport à son lecteur de l’empire tardif. Le commentaire est précédé d’une introduction de l’auteur, de l’œuvre, et du septième livre.

L'usage des sources primaires dans les manuels du secondaire en Histoire et éducation à la citoyenneté au Québec

Le Renouveau pédagogique, mis en place au Québec en 2005 à l’ordre secondaire, a eu pour effet de forcer plusieurs enseignants à remettre en question leurs pratiques pédagogiques avec l’approche par compétences. Considérant que les recherches sur l’ancien programme d’histoire ont démontré que les enseignants utilisaient la plupart du temps le manuel comme outil unique, que les manuels contenaient peu de sources primaires et que l’usage de sources est maintenant prescrit par le ministère de l’Éducation, du Loisir et du Sport, nous analysons dans cette recherche l’usage des sources primaires dans les nouveaux manuels d’Histoire et éducation à la citoyenneté du niveau secondaire. L’analyse de nos résultats nous a permis de fournir les outils nécessaires afin de répondre à notre question de recherche. Nous avons constaté la présence majoritaire des sources primaires dans les manuels. Par contre, celles-ci n’étaient pas toujours incluses dans une situation d’apprentissage avec au moins une compétence disciplinaire et, dans encore moins de cas, dans une tâche complexe en lien avec la méthode historique.

Impact de l'agroenvironnement sur la qualité microbiologique des eaux récréatives dans une perspective de santé publique

La pollution microbienne des eaux récréatives peut engendrer un risque pour la santé des populations exposées. La contamination fécale de ces eaux représente une composante importante de ce risque, notamment par la présence possible d’agents pathogènes et par l’exposition à des micro-organismes résistants aux antimicrobiens. Les sources de pollution fécale sont multiples et incluent entre autres les activités agricoles et les productions animales. Ce projet visait donc à mieux comprendre les facteurs influençant la qualité microbiologique des eaux récréatives du Québec méridional, en ciblant le rôle possible des activités agricoles, ainsi qu`à proposer et évaluer de nouvelles sources de données pouvant contribuer à l’identification de ces facteurs. Dans un premier temps, une évaluation de la présence d’Escherichia coli résistants aux antimicrobiens dans les eaux récréatives à l’étude a été effectuée. À la lumière des résultats de cette première étude, ces eaux représenteraient une source de micro-organismes résistants aux antimicrobiens pour les personnes pratiquant des activités aquatiques, mais l’impact en santé publique d’une telle exposition demeure à déterminer. Les déterminants agroenvironnementaux associés à la présence de micro-organismes résistants aux antimicrobiens ont par la suite été explorés. Les résultats de ce chapitre suggèrent que les activités agricoles, et plus spécifiquement l’épandage de fumier liquide, seraient reliées à la contamination des eaux récréatives par des bactéries résistantes aux antimicrobiens. Le chapitre suivant visait à identifier des déterminants agroenvironnementaux temps-indépendants d’importance associés à la contamination fécale des eaux à l’étude. Différentes variables, regroupées en trois classes (activités agricoles, humaines et caractéristiques géohydrologiques), ont été explorées à travers un modèle de régression logistique multivarié. Il en est ressorti que les eaux récréatives ayant des sites de productions de ruminants à proximité, et en particulier à l’intérieur d’un rayon de 2 km, possédaient un risque plus élevé de contamination fécale. Une association positive a également été notée entre le niveau de contamination fécale et le fait que les plages soient situées à l’intérieur d’une zone urbaine. Cette composante nous permet donc de conclure qu’en regard à la santé publique, les eaux récréatives pourraient être contaminées par des sources de pollution fécale tant animales qu’humaines, et que celles-ci pourraient représenter un risque pour la santé des utilisateurs. Pour terminer, un modèle de régression logistique construit à l’aide de données issues de la télédétection et mettant en association un groupe de déterminants agroenvironnementaux et la contamination fécale des eaux récréatives a été mis au point. Ce chapitre visait à évaluer l’utilité de telles données dans l’identification de ces déterminants, de même qu`à discuter des avantages et contraintes associées à leur emploi dans le contexte de la surveillance de la qualité microbiologique des eaux récréatives. À travers cette étude, des associations positives ont été mises en évidence entre le niveau de contamination fécale des eaux et la superficie des terres agricoles adjacentes, de même qu’avec la présence de surfaces imperméables. Les données issues des images d’observation de la Terre pourraient donc constituer une valeur ajoutée pour les programmes de suivi de la qualité microbiologique de ces eaux en permettant une surveillance des déterminants y étant associés.

Characterization of antimicrobial resistance in Aeromonas and Vibrio isolated in Canada from fish and seafood

Plusieurs études ont examiné la sensibilité aux antimicrobiens chez les bactéries d’organismes provenant de produits issus de l’aquaculture ou de leur environnement. Aucune information n’est cependant disponible concernant la résistance aux antimicrobiens dans les bactéries de la flore de poissons ou de fruits de mer vendus au détail au Canada. C’est particulièrement vrai en ce qui a trait aux bactéries des genres Aeromonas et Vibrio, dont certaines espèces sont des agents pathogènes zoonotiques connus. Au cours de cette étude, la sensibilité aux antimicrobiens d’isolats d’Aeromonas spp. et de Vibrio spp. provenant de poissons et de crevettes domestiques et importés a été mesurée à l’aide de techniques de micro dilution en bouillon et/ou de diffusion sur disque. Les classes d’antimicrobiens examinés comprenaient les tétracyclines (TET), les inhibiteurs de la voie des folates (sulfadiméthoxine-triméthoprime, SXT), le florfenicol (FLO), et les quinolones (acide nalidixique / enrofloxacine, NA/ENO). Des valeurs seuils épidémiologiques pour Aeromonas et Vibrio ont été établies en utilisant la méthode d’interprétation normalisée des données de résistance provenant de diffusion sur disque. La recherche de gènes de résistance associés au profil de résistance des isolats a été effectuée en utilisant des PCRs et des puces ADN. Le nombre d’isolats résistants aux divers antimicrobiens parmi les 201 isolats d’Aeromonas et les 185 isolats de Vibrio étaient respectivement les suivants: TET (n=24 et 10), FLO (n=1 et 0), SXT (n=2 et 8), NA (n=7 et 5) et ENO (n= 5 et 0). Diverses associations de gènes tet(A), tet(B), tet(E), floR, sul1, sul2, et intI1 ont été détectées, les gènes tet(E), intI1, sul2 et tet(B) étant les plus communs. Les espèces d’Aeromonas et de Vibrio isolées de poissons au détail et de fruits de mer peuvent héberger une variété de gènes de résistance, bien que peu fréquemment. Le risque que représente ces gènes de résistance reste à évaluer en considérant le potentiel infectieux des bactéries, l’utilisation des ces agents antimicrobiens pour le traitement des maladies en aquaculture et en médecine humaine et leur rôle en tant que réservoir de la résistance antimicrobienne.

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.