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UMR Biodiversité et Biotechnologie Fongiques

Nationaux

Programme ANR collaboratif FUNTUNE  (2015-2019)

Fungi-inspired enzyme cocktails for fine-tuned deconstruction of plant biomass

L’étude comparative des premiers génomes de champignons de la pourriture blanche, de la pourriture brune et de champignons mycorrhiziens a mis en évidence des réductions ou des expansions de familles de gènes de dégradation de la lignine en relation avec l’évolution les traits de vie (Eastwood et al., Science, 2011; Floudas et al., Science, 2012). Dans le programme FUNTUNE, nous étudions les combinaisons d’enzymes mises en œuvre par des champignons de traits de vie différents lors de la déconstruction partielle (champignons symbiotiques et hémibiotrophes en phase biotrophe) ou de la dégradation totale des parois végétales (champignons saprotrophes et hémibiotrophes en phase nécrotrophe). Nous étudions, à partir de données d’expression, les jeux d’enzymes fongiques  responsables de ces différents niveaux de déconstruction des parois. Le rôle in vivo des enzymes sélectionnées est étudié par leur localisation dans les parois végétales et le suivi des modifications de paroi. Les propriétés enzymatiques des CAZymes et oxidoreductases auxiliaires peu caractérisées sont analysées sur une large gamme de substrats en criblage moyen débit. Les jeux d’enzymes exprimées simultanément par les champignons sont la source d’inspiration pour la construction in vitro de nouveaux cocktails enzymatiques testés sur biomasses modèles pour leur efficacité dans la libération de sucres et de composés aromatiques à haute valeur ajoutée.

Partenaires :

- UMR Biodiversité et Biotechnologie Fongiques, INRA-Aix Marseille Université, Marseille.

- UMR Interactions Arbres-Microorganismes, INRA-Université de Lorraine, Nancy.

- UMR Biologie et Gestion des Risques En Agriculture, INRA-AgroParisTech, Versailles-Grignon.

- UMR Architecture et Fonction des Macromolecules Biologiques, CNRS-Aix Marseille Université, Marseille.

coordinateur: marie-noelle.rosso@univ-amu.fr

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Programme ANR collaboratif FUNLOCK (2013-2017)

Enzymes fongiques pour déverrouiller l'hydrolyse de biomasse récalcitrante

La récalcitrance de la biomasse végétale à l’hydrolyse enzymatique est un problème industriel multifactoriel que l’on peut associer à une méconnaissance des rapports entre structure du substrat et efficacité enzymatique. L'objectif du projet FUNLOCK est d'identifier de nouvelles enzymes lignocellulolytiques capables de lever des verrous rencontrés lors de cette déconstruction enzymatique. Au cours de travaux antérieurs, l'exploration de la biodiversité fongique a permis l’identification d’espèces produisant des secrétomes capables d’améliorer l’efficacité du cocktail enzymatique industriel produit par Trichoderma reesei pour la déconstruction de biomasse. Diverses approches complémentaires peuvent à présent être utilisées pour compléter nos connaissances sur les stratégies enzymatiques adoptées par une sélection de souches fongiques lors de la déstructuration de biomasse récalcitrante. En conséquence, des analyses structurales et chimiques de la fraction récalcitrante seront réalisées avant et après traitement enzymatique de différents substrats afin d'identifier et dépasser les obstacles à une hydrolyse performante. Un large panel de marqueurs sera étudié afin de suivre l’avancement des réactions enzymatiques. L’effet des secrétomes fongiques sur plusieurs résidus lignocellulosiques sera évalué en termes de sucres libérés et de modifications structurales des fractions solubles et insolubles, respectivement. Ces analyses quantitatives et qualitatives seront réalisées grâce à des méthodes analytiques et spectroscopiques et à des techniques biophysiques de l’état de l’art. Cette démarche vise à identifier des marqueurs pertinents qui guideront la sélection d’enzymes cibles en utilisant des approches post-génomiques et des analyses multivariées. Entre 50 et 100 cibles enzymatiques seront produites par voie hétérologue et caractérisées à haut débit. L’impact des enzymes d’intérêt industriel sur le procédé de conversion de la biomasse sera étudié plus finement à la fois d’un point de vue fondamental et appliqué. Les principales retombées scientifiques attendues pour ce projet sont l’identification et le développement de nouvelles enzymes et d’indicateurs de procédé pour les biotechnologies blanches.

PARTENAIRES

INRA BBF Biodiversité et Biotechnologie Fongiques

AMU AFMB Architecture et fonction des macromolecules biologiques
INRA BIA BIOPOLYMERES, INTERACTIONS, ASSEMBLAGES
CNRS CERMAV Centre de Recherche sur les Macromolécules Végétales
INRA FARE Fractionnement des Agroressources et Environnement
IFPEN IFP Energies nouvelles

coordinateur: jean-guy.berrin@univ-amu.fr

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ANR STOCKACTIF - Programme Bio-Matières & Energies (2012 - 2015)

Stockage actif de la biomasse pour faciliter sa transformation industrielle 

Le projet de «stockage actif » vise à utiliser la période comprise entre la récolte de la biomasse et son utilisation en usine pour mettre en œuvre des processus biologiques de type ligninolytiques permettant de faciliter sa déconstruction ultérieure. Toutes proportions gardées, il s’agirait d’une sorte d’ensilage piloté adapté aux nouvelles utilisations de la biomasse, c’est à dire conservant son potentiel de transformation en énergie (bio-éthanol, biogaz) ou en synthons (par la fermentation ultérieure des sucres ou par l’extraction de composés phénoliques). Le gain pourrait être à la fois énergétique et environnemental : en effet, pour toutes les voies d’utilisation de la biomasse, la phase de réduction de taille puis de prétraitement est une étape fortement consommatrice d’énergie (broyage, cuisson, explosion à la vapeur, …) et en général consommatrice de réactifs chimiques (traitement acides, alcalins, organosolv, …) qu’il faut ensuite éliminer et qui dégradent le bilan environnemental.

Partenaires
4 UMR/laboratoires de l’INRA : UMR FARE « Fractionnement des Agro-Ressources et Environnement », Reims - UMR IATE «Ingénierie des Agropolymères et Technologies Emergentes», Montpellier - UMR BIOEMCO « Biogéochimie et écologie des milieux continentaux », Versailles-Grignon - LBE « Laboratoire de Biotechnologie de l’Environnement », Narbonne
4 partenaires industriels : Start-up ENVOLURE « Ecoanalyses Innovantes Haut Débit », Montpellier - Entreprise SOLAGRO, Toulouse - Ets Soufflet, Nogent sur Seine - Vivescia (Champagne Céréales), Reims.

Contact : Jean-Claude.Sigoillot@univ-amu.fr

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FUTUROL (2008-2017)

 
Ce projet, financé par OSEO Innovation dans le cadre de la SAS Procéthol 2G a pour but le développement et la commercialisation d'un procédé complet de production d’éthanol cellulosique de 2ème génération à partir d'une grande variété de matières premières lignocellulosiques. Le PROJET FUTUROL comporte une phase pilote, suivie d'une phase prototype. Les recherches en cours au sein de l’UMR BCF s’inscrivent dans les modules prétraitement et production d’enzymes du programme de recherche et visent à :
- Explorer la biodiversité enzymatique fongique afin d’identifier de nouvelles enzymes pour définir des coktails enzymatiques adaptés au prétraitement et à la saccharification des différents substrats lignocellulosiques (paille de blé, miscanthus, taillis à courte rotation…)
- Caractériser de nouvelles enzymes fongiques de prétraitement et de saccharification.

Principaux partenaires
Recherche et Développement : INRA, IFP Energies Nouvelles, ARD, Lesaffre
Industriels : Total, Tereos, Champagne céréales, ONF.

Contacts
Jean-claude.sigoillot@univ-amu.fr
Jean-Guy.berrin@univ-amu.fr
Isabelle.gimbert@univ-amu.fr
Eric.record@univ-amu.fr

www.projet-futurol.com

  

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ANR E-Tricel - PNRB ADEME (2008-2012)

La production de biocarburants de 2ème génération se heurte à la récalcitrance des substrats lignocellulosiques et requiert d’importantes quantités d’enzymes, qui contribuent à plus de 30% du prix de l’éthanol, pour transformer la biomasse en sucres fermentescibles. L’obtention de cocktails enzymatiques industriels toujours plus performants constitue un objectif majeur dans ce domaine. Le champignon Trichoderma reesei produit des cocktails de référence utilisés en industrie mais l’analyse de son génome révèle un potentiel enzymatique restreint. Dans le cadre du projet ANR E-Tricel, des approches originales ont été mises en oeuvre afin d’identifier et tester de nouvelles enzymes fongiques capables de complémenter le secrétome de T. reesei. Grâce au criblage sur substrats naturels de centaines de souches fongiques issues de la collection CIRM-CF de l’INRA, plusieurs enzymes d’intérêt ont été identifiées, caractérisées, produites à grande échelle et testées en conditions industrielles. Parmi les champignons criblés, le plus performant améliore de plus de 20 % le rendement en glucose au cours de la conversion de la biomasse lignocellulosique prétraitée.

 Contacts
Jean-Guy.berrin@univ-amu.fr

 Partenaires

- Laboratoire Architecture et Fonction des Macromolécules Biologiques (AFMB - CNRS, Marseille)

- Institut Français du Pétrole Energies Nouvelles (IFPEN, Rueil-Malmaison)

- Laboratoire Ecologie de la Foret de Guyane (EcoFoG – CIRAD, Kourou) 

- Société SAFISIS (Soustons)