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Dernière mise à jour : Mai 2018

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UMR Biodiversité et Biotechnologie Fongiques

EXPLORATION DE GENOMES POUR L'ETUDE DE LA DIVERSITE ENZYMATIQUE AU SEIN DES POLYPORALES, BASIDIOMYCETES AU FORT POTENTIEL LIGNOCELLULOLYTIQUE

L’Unité Biotechnologie des Champignons Filamenteux, Marseille, a initié une collaboration avec le Joint Genome Institute (US Department of Energy) pour le séquençage du génome de 40 souches fongiques issues de la collection CIRM-CF.

Ce projet a pour ambition l’exploration de la diversité fonctionnelle au sein des Polyporales, un ordre de champignons capables de déconstruire les parois végétales pour en extraire les sucres. Il permettra l’identification d’enzymes performantes pour la transformation de la biomasse végétale et la production de molécules plateformes pour la chimie verte.

La diversité des enzymes secrétées par les champignons filamenteux fait de ces microorganismes une source majeure d’enzymes performantes pour la production de sucres convertibles en bioéthanol ou biogaz à partir de la biomasse végétale et pour la production de composés aromatiques et molécules plateformes pour la chimie verte. En particulier, l’ordre des Polyporales (Basidiomycètes) rassemble le plus grand nombre de champignons de la pourriture blanche et de la pourriture brune à hauts potentiels d’activité lignocellulolytique et une grande diversité de capacités enzymatiques, y compris au sein d’une même espèce (Fernández-Fueyo et al., 2012; Suzuki et al., 2012). La collection CIRM-CF (Centre International de Ressources Microbiennes – Champignons Filamenteux), associée à l’Unité BCF, rassemble plus de 1500 souches dont 852 souches de Polyporales collectées en régions tempérées (Europe, Amérique du Nord) et tropicales (Amérique du Sud, Amérique Centrale, Asie, Océanie, Afrique). Cette collection constitue une ressource extraordinaire pour l’exploration de la biodiversité fongique et l’identification d’enzymes originales de transformation de la biomasse végétale.

Un projet de séquençage de génome de 40 souches de Polyporales de la collection, coordonné par l’Unité, a été initié en collaboration avec le Joint Genome Institute (JGI ; http://genome.jgi-psf.org/programs/fungi/index.jsf). Priorité a été donnée à des souches appartenant à des taxons encore peu explorés couvrant l’ordre des Polyporales, à des souches pour lesquelles des capacités enzymatiques intéressantes ont déjà été mises en évidence au laboratoire et à des souches d’origine tropicale. Sur les 40 souches sélectionnées, 20 souches ont été collectées en régions tropicales et constituent des sources potentielles de propriétés enzymatiques originales pour la conversion de la biomasse lignocellulosique (. Le séquençage de ces génomes fournira une vision globale des répertoires d’enzymes de la lignocellulolyse de chaque souche. Afin de mieux comprendre les mécanismes enzymatiques de la transformation de substrats lignocellulosiques, ces données seront couplées à des données d’étude fonctionnelle. L’étude du profil d’expression des gènes sur substrats (ligno)cellulosiques variés permettra d’identifier la part active de ces répertoires de gènes en fonction des substrats testés. En outre, l’étude du sécrétome des champignons (ensemble des protéines sécrétées dans le milieu de culture) sur ces mêmes substrats permettra d’identifier les enzymes effectivement sécrétées par le champignon pour la transformation du substrat et la génération de molécules plateformes.

Au-delà de la recherche d’enzymes actives sur les polysaccharides (CAZymes) et la lignine, cette exploration de génomes de Polyporales fournira de nouvelles données pour la génomique comparative au sein des champignons filamenteux (ex. champignons saprotrophes vs. pathogènes vs. symbiotiques). 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 et des expansions de familles de gènes de dégradation de la lignine en relation avec l’évolution des Basidiomycètes (Eastwood et al., 2011; Floudas et al., 2012). Cependant, la diversité des répertoires de gènes observée entre champignons de la pourriture blanche par exemple suggère qu’ils utilisent des combinaisons d’enzymes différentes pour attaquer la lignine. Ce projet permettra une analyse fine des machineries enzymatiques développées par les Polyporales pour la dégradation du bois et mettra en évidence les évènements ayant modelé leur génome au cours de leur adaptation à leur niche écologique. La reconstruction phylogénétique de l’histoire évolutive des gènes de la lignocellulolyse permettra de mieux comprendre la diversité fonctionnelle observée au sein de l’ordre des Polyporales. Ce projet doit fournir de nouveaux outils pour la déstructuration de la biomasse végétale et la génération de bioproduits dérivés du carbone renouvelable.

  • Partenaires

Un consortium d’experts des enzymes de la lignocellulolyse, de la biologie et de la phylogénie des champignons a été réuni autour de ce projet. Les partenaires majeurs sont Bernard Henrissat et Pedro Coutinho (AFMB, Marseille), Dan Cullen (Forest Products Laboratory, Madison, WI), Régis Courtecuisse (Université de Lille), David Hibbett (Clark University, Worcester, MA, US), Ursula Kües (University of Göttingen, Allemagne), Francis Martin (INRA-Nancy), Angel T. Martinez (Biological Research Centre, Madrid, Espagne), Antonio Pisabarro (Universidad Publica de Navarra, Espagne), Ronald P. de Vries (CBS, Utrecht, Pays-BAs), Han Wösten (Utrecht University, Pays-Bas).

  • Contacts

Marie-Noëlle Rosso, marie-noelle.rosso@univ-amu.fr; Eric Record, eric.record@univ-amu.fr

 

champignons

 

Figure : Exemples de champignons sélectionnés pour l’étude de la diversité enzymatique au sein des Polyporales: Trametes lactinea (A), Amauroderma sp. (B), Leiotrametes sp. (C), Grammothele fuligo (D).

  • References

Eastwood et al., 2011 Science 333(6043):762-5

Floudas et al., 2012 Science 336(6089):1715-9

Sigoillot et al., 2012. In Advances in botanical research “Lignins” Elsevier. L. Jouanin, C. Lapierre Eds. ;

Suzuki et al., 2012 BMC Genomics 13:444

Uzan et al., 2010 J Appl Microbiol 108(6):2199-213

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