Théodore Bouchez

Thématiques de recherche

• Biotechnologies environnementales pour la valorisation des déchets organiques et des effluents, digestion anaérobie, méthanisation
• Technologies électromicrobiennes pour le bioraffinage de déchets organiques
• Thermodynamique microbienne et théorie de l'état de transition microbien
• Exploration du fonctionnement d'écosystèmes microbiens à l'aide d'approches analytiques avancées (approches méta-omiques, isotopiques, microscopie confocale et microscopie ionique NanoSIMS)

Parcours académique et scientifique

• Depuis 2019 | Directeur de l'UR PROSE 
• 2018 - 2019 | Responsable de l'équipe PROSE – Irstea, UR Hydrosystèmes et Bioprocédés
• 2016 | Diplôme d'Habilitation à diriger des recherches en biologie, Université Paris‑Saclay, France. Biotechnologies environnementales : vers une ingénierie des écosystèmes microbiens ?
• 2013 - 2018 | Responsable de l'équipe BIOMIC – Irstea, UR Hydrosystèmes et Bioprocédés
• 2007 - 2013 | Animateur du laboratoire de microbiologie des bioprocédés – Irstea, UR Hydrosystèmes et Bioprocédés
• 2000 - 2007 ­| Chercheur en biotechnologies microbiennes ­ Irstea, UR Hydrosystèmes et Bioprocédés
• 1997 - 2000 | Doctorat en biotechnologies environnementales, AgroParisTech, France. Etude de l'inoculation d'une bactérie dans des boues activées, sujet préparé à l'INRA-LBE
• 1992 – 1996 | Diplôme d'Ingénieur d'AgroParisTech et Master 2 "Expression génique chez les microorganismes", Université Paris‑Sud.

Sélection de 5 publications

• Ecological study of a bioaugmentation failure. Bouchez, T., Patureau, D., Dabert, P., Juretschko, S., Doré, J., Delgenès, P., Moletta, R., Wagner, M. (2000). Environmental Microbiology, 2(2):179-190. DOI: 10.1046/j.1462-2920.2000.00091.x

Publication principale de ma thèse. Cette publication illustre que la bioaugmentation de cultures microbiennes de laboratoire au sein d'écosystèmes complexes permet rarement de les implanter à long terme. Ainsi, une "super bactérie de laboratoire" introduite dans un réacteur à boues activées n'a pas pu se maintenir en raison de l'intense activité de prédation des protozoaires présents dans les boues. L'accroissement de la population de prédateurs provoque ensuite un dysfonctionnement de l'ensemble du réacteur.

• Simultaneous analysis of microbial identity and function using NanoSIMS. Li, T., Wu, T.D., Mazéas, L., Toffin, L., Guerquin-Kern, J.L., Leblon, G., Bouchez, T. (2008). Environmental Microbiology, 10(3):580-588. DOI: 10.1111/j.1462-2920.2007.01478.x

Classé N°2 des articles 2008 les plus cités dans cette revue (classement 2010). Pour la première fois, nous montrons qu'il est possible d'analyser conjointement à l'aide d'un NanoSIMS la composition isotopique et l'identité de cellules microbiennes, grâce à l'hybridation de sondes nucléiques halogénées. Cette méthode permet de mettre en évidence la dégradation dans l'environnement de substrats marqués isotopiquement par des groupes microbiens non cultivables, révélant in situ leur contribution à un processus fonctionnel donné.

• Metaproteomics of cellulose methanisation under thermophilic conditions reveals a surprisingly high proteolytic activity. Lü, F., Bize, A., Guillot, A., Monnet, V., Madigou, C., Chapleur, O., Mazéas, L., He, P., Bouchez, T. (2014). The ISME Journal, 8(1):88-102. DOI: 10.1038/ismej.2013.120

Il s'agit d'une des premières analyses "métaprotéomique shotgun" de la digestion anaérobie thermophile (55°C) de déchets cellulosiques, réalisée sans référence métagénomique. Nous montrons qu'il est possible d'identifier plus de 500 protéines distinctes et de révéler les principaux acteurs microbiens et les processus fonctionnels clés. Une activité intense et inattendue de protéolyse a en particulier été mise en évidence pour la première fois dans ce type d'écosystème. Elle pourrait interférer avec l'activité cellulolytique.

• A thermodynamic theory of microbial growth. Desmond-Le Quéméner, E., Bouchez, T. (2014). The ISME Journal, 8(8):1747-1751. DOI: 10.1038/ismej.2014.7 

Dans le prolongement d'idées d'Alfred Lotka, nous montrons comment des populations microbiennes au contact de substrats peuvent être assimilées à des ensembles classiques de physique statistique. Nous en déduisons une relation flux-force entre croissance microbienne et énergie potentielle chimique. Cette relation nous permet de faire des prédictions originales sur le phénomène de fractionnement isotopique, que nous confortons à l'aide de données expérimentales.

• Consistent microbial dynamics and functional community patterns derived from first principles. Delattre, H., Desmond-Le Quéméner, E., Duquennoi, C., Filali, A., Bouchez, T. (2019). The ISME Journal, 13:263–276. DOI: 10.1038/s41396-018-0272-0

Nous montrons qu'il est possible de rendre compte qualitativement de dynamiques et de motifs d'assemblage de communautés microbiennes fonctionnelles de façon parcimonieuse, en couplant quelques principes physiques simples à des bilans de matière et d'énergie. Nous illustrons notamment comment cette nouvelle théorie de la croissance peut être appliquée à des procédés biotechnologiques en modélisant un écosystème à boues activées avec un nombre réduit de paramètres.

Distinctions, enseignement et autres activités

• 5 présentations invitées en colloque international dont une conference plénière (45 min) à FEMS2017, (9-13 Juillet 2017, Valence, Espagne, 2700 participants)
• 2^ème position des auteurs les plus cités en 2010 de la revue "Environmental Microbiology"
• Lauréat en 2010 d'un programme "Investissement d'Avenir" Bioressources et Biotechnologies
• Professeur honoraire à l'Université de Tongji, Shanghai, Chine
• Professeur consultant à Agroparistech, responsable de l'unité d'enseignement "Biotechnologies microbiennes pour l'environnement" (M2, 44h, 2 ECTS)
• Membre de jury HCERES pour l'évaluation des UMR INRA/Agroparistech GENIAL et GMPA en 2018
• Membre de Commission MEP (Mécanique, Energétique et Procédés) de Centrale-Supélec depuis 2018
• Responsable de la section "Biotechnologies Microbiennes" à la Société Française de Microbiologie (SFM) depuis 2019
• Membre du comité d'évaluation 43 "Bioéconomie" de l'ANR depuis 2019
• Membre du comité scientifique de plus de 10 colloques internationaux
• Participation à 45 jurys de thèse (8 en tant que rapporteur, 7 à l'étranger) et de 5 jurys d'HDR (2 en tant que rapporteur)
• Co-Inventeur de 7 brevets

Projets en cours et principaux projets passés

• Coordinateur du projet ANR THERMOMIC (2016-2020) — Défi de tous les savoirs. 3 laboratoires partenaires : Irstea-HBAN, INRA-LBE, INSA-CNRS-LISBP. 4 ans, 550 k€ d'aide.
• Co-coordinateur du projet Suez-INRAE BES'Step (2019-2022) —  Bio-ElectroSynthesis for Sewage Treatment with Energy Preservation.
• Partenaire des projets BIOTUBA (ANR 2018-2022, Microbial electrochemical snorkel for optimization of wastewater treatment bioprocesses), LowNitrate (ANR 2018-2022, Système électrochimique microbien passif pour l’élimination de l’azote des eaux lagunaires).
• Co-Responsable scientifique de 2 Contrats de Projet Etat Région (CPER).

• Coordinateur du projet BIORARE (2011-2017, https://biorare.inrae.fr/) — Programme Investissements d’Avenir, AAP Biotechnologies et Bioressources 2010. Partenaires : Irstea HBAN, INRA LBE, CNRS LGC, Irstea GERE, Cirsée (Groupe Suez). 5,5 ans, budget total 6,1 M€.
• Co-Coordinateur du projet INSU-ECCO « Groupes microbiens fonctionnels responsables de la dégradation de la cellulose » (2005-2008) — Consortium comprenant l’UMR6553 "EcoBio", UMR-CNRS 5557 Ecologie microbienne, Laboratoire de Biogéochimie des Milieux Continentaux (BioMCo   UMPC, CNRS, INRA), Laboratoire de microscopie ionique, Imagerie intégrative, Institut Curie, Orsay. Budget total 190 k€.
• Partenaire et responsable de tâche dans 10 projets nationaux (ANR, Ademe) et 5 projets internationaux
• Responsable de 10 contrats de recherche partenariale directe avec des grands groupes privés du secteur "Eau et propreté" (Suez, Veolia Recherche Innovation)

Encadrement

Directeur ou co-directeur de thèse

• Pablo Ugalde (2017-2020, Université de Montpellier, ED Gaia, co-Direction Jérôme Harmand, INRAE‑LBE)
• Hoang Ngo (2018-2021, AgroParisTech, ED ABIES)
• Valentin Larzillère (2019-2022, AgroParisTech, ED ABIES)
• Florent Bouchon (2019-2022, AgroParisTech, ED ABIES, co‑Direction Alain Bergel, CNRS-LGC)

Encadrant de projets postdoctoraux

• Tuğçe Katipoglu-Yazan (2018-2020)
• Subrata Dev (2019-2020,lien page)

Encadrement ou co-encadrement passé

• 16 doctorants et 9 chercheurs en contrat postdoctoral ou accueil de haut niveau.