La production de biocarburants 2ème génération nécessite une dégradation enzymatique des lignocelluloses (constituant des parois des cellules végétales) en sucres convertibles en bioéthanol.
L’ensemble des recherches mondiales sur l'hydrolyse de la cellulose se sont focalisées sur Trichoderma reesei, un champignon tropical découvert par l’armée américaine dans les îles Salomon en pleine seconde guerre mondiale car il dégradait de façon très efficace les tissus en coton (cellulose) : uniformes, tentes, ceintures, parachutes…. Ce champignon est depuis devenu un modèle industriel de part sa capacité unique à sécréter en abondance ses enzymes (de l’ordre de 50g/L). L’examen du génome de Trichoderma reesei (~10,000 gènes) et du génome de plus d’une dizaine d’autres champignons montre des variations considérables entre organismes. Le génome de T. reesei présente ainsi des lacunes importantes (dont l’absence d’enzymes de dégradation de la lignine), pouvant être complémentées par l’addition de gènes provenant d’autres espèces.
L’approche envisagée dans le cadre de la collaboration entre le Cirad et l’INRA en partenariat avec le CNRS-AFMB de Marseille, l’IFP et la société SAF-ISIS permettra d’identifier des activités enzymatiques qui font défaut à T. reesei. Ce programme vient d’être soutenu par l’ANR pour une durée de 4 ans dans le cadre du Programme National de Recherches sur les Bioénergies (PNRB).
Les forêts tropicales un enjeu stratégique pour l’exploration de la biodiversité fongique
Les forêts tropicales sont considérées comme le premier réservoir mondial de diversité biologique. La France est le seul pays occidental à posséder un important patrimoine forestier tropical avec les huit millions d’hectares de forêts qu’abritent ses collectivités d’outre-mer. La majeure partie se trouve en Guyane et présente l’intérêt de constituer un bloc continu, globalement peu modifié par les activités humaines et relativement peu exploré. A l’heure actuelle, seulement 3% des 25000 espèces fongiques potentiellement présentes sont décrites. Les chercheurs ont mis en place des opérations de collecte de champignons de dégradation du bois au sein du dispositif forestier expérimental du Cirad Amazonie Guyafor.
Ce projet permettra de mutualiser les compétences en mycologie de l’UMR CIRAD-CNRS-ENGREF-INRA « Ecologie des Forêts de Guyane » et de l’UMR INRA-Universités de Provence et de la Méditerranée « Biotechnologie des Champignons filamenteux ». Les chercheurs collecteront les champignons lignocellulotyques dans différents écosystèmes. Les souches seront déposées au Centre International de Ressources Microbiennes (CIRM-CF) certifié ISO 9001:2000 à l’INRA de Marseille et seront criblées à haut débit.
L’obtention du label IGP (Indication Géographique Protégée) pour les souches fongiques collectées en Guyane dans le cadre de ce programme garantira la traçabilité de leur origine.
Exemples de champignons collectés en Guyane :
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© INRA / UMR 1163-BCF
Auricularia polytricha |
© INRA / UMR 1163-BCF
Pycnoporus sangineus
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Améliorer les capacités de T. reesei pour la transformation des biomasses lignocellulosiques
Une sélection de gènes candidats provenant du criblage des souches collectées en Guyane sera exprimée chez T. Reesei. Les compétences du département "Biotechnologie" de l’IFP dans la conception, la mise au point, le développement et la maîtrise des fermentations permettront le développement jusqu’au stade industriel des procédés originaux. Par exemple, le procédé de production de cellulases IFP est déjà exploité industriellement par la société SAF-ISIS, également partenaire du projet. Elle dispose d’outils de traitement de la biomasse et d’une gamme de fermenteurs aérobies complète permettant de valider des productions d’enzymes au stade industriel (30 m3).
Références
Pel H.J., Coutinho P. M., Henrissat et al. Genome sequence of Aspergillus niger strain CBS 513.88: a versatile cell factory. Nature Biotechnol. 25, 221-231
Levasseur A., Saloheimo M., Navarro D., Andberg M., Monot F., Nakari-Setala T., Asther M., Record E. (2006). Fusion fungal proteins between plant-wall degrading enzymes and a swollenin and their uses. Brevet Européen EP06290562.5 du 6 avril 2006.
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