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Dernière mise à jour : Mai 2018

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UMR Biodiversité et Biotechnologie Fongiques

EXPLORER LA BIODIVERSITE ENZYMATIQUE FONGIQUE POUR AMELIORER LA CONVERSION DE LA BIOMASSE LIGNOCELLULOSIQUE (Projet ANR E-Tricel)

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 (2008-2012), les chercheurs du laboratoire ont mis en oeuvre avec succès des approches originales 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.

etricel

Les différentes étapes du projet E-Tricel : 1- Enrichissement de la collection de champignons filamenteux CIRM-CF de l’INRA à travers des campagnes de collecte; 2- Analyse comparative in silico des champignons dont le génome est connu pour déceler leur potentiel lignocellulolytique; 3- Développement et application de microtests robotisés pour identifier des enzymes capables de complémenter le secrétome de Trichoderma reesei; 4- Développement et test de nouvelles souches en conditions industrielles.

Collecte, criblage robotisé et analyses protéomiques de champignons pour identifier des enzymes améliorant la lignocellulolyse

Plusieurs centaines de champignons ont été sélectionnées parmi des souches collectées par l'unité en forêts tropicales (Guyane) et tempérées (France métropolitaine) dans le cadre du projet. La capacité de chaque secrétome à améliorer la libération des sucres en supplément d’un cocktail industriel de T. reesei a été évaluée sur substrats naturels solides grâce à des microtests robotisés développés par les chercheurs de l'unité en collaboration avec des chercheurs du CNRS. Les secrétomes les plus performants ont été caractérisés par protéomique (plateforme INRA PAPPSO) pour identifier les fractions protéiques responsables des améliorations observées. En parallèle, la génomique comparative a permis d’identifier des enzymes susceptibles d’améliorer le cocktail de T. reesei. Ces enzymes ont été produites de façon recombinante et certaines testées à grande échelle. La complémentarité des approches génomiques et des approches protéomiques et transcriptomiques se révèle particulièrement efficace pour identifier des protéines cibles dont plusieurs dizaines restent encore à caractériser.

Les résultats obtenus dans le cadre du projet E-Tricel par les chercheurs du laboratoire ont fait l’objet de 10 publications scientifiques dans des journaux internationaux et de 2 dépôts de brevet.

Le projet ANR E-Tricel est un projet exploratoire qui a été coordonné par le Prof. P.M. COUTINHO et à associé le laboratoire Architecture et Fonction des Macromolécules Biologiques (AFMB - CNRS, Marseille), le laboratoire de Biotechnologie des Champignons Filamenteux (BCF – INRA, Marseille), l’Institut Français du Pétrole Energies Nouvelles (IFPEN, Rueil-Malmaison), le laboratoire Ecologie de la Foret de Guyane (EcoFoG – CIRAD, Kourou) et la société SAFISIS (Soustons).

Ce travail a bénéficié d’une aide de l’ANR du programme PNRB de l’ADEME. Le projet a débuté en janvier 2008 et a duré 54 mois.

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  • Turbe-Doan A, Arfi Y, Record E, Estrada-Alvarado I, Levasseur A (2012) Heterologous production of cellobiose dehydrogenases from the basidiomycete Coprinopsis cinerea and the ascomycete Podospora anserina and their effect on saccharification of wheat straw. Appl Microbiol Biotechnol., in press
  • Berrin JG, Navarro D, Couturier M, Olivé C, Grisel S, Haon M, Taussac S, Lechat C, Courtecuisse R, Coutinho PM, Favel A, Lesage-Meessen L (2012) Exploring natural fungal biodiversity from tropical and temperate forests to improve biomass conversion. Appl. Environ. Microbiol. 78:6483-6490
  • Couturier M, Navarro D, Olivé C, Chevret D, Haon M, Favel A, Lesage-Meessen L, Henrissat B, Coutinho PM, Berrin JG (2012) Post-genomic analyses of fungal lignocellulosic biomass degradation reveal the unexpected potential of the plant pathogen Ustilago maydis. BMC Genomics. 2012, 13:57.
  • Silva GG, Couturier M, Berrin JG, Buléon A, Rouau X (2012) Effects of grinding processes on enzymatic degradation of wheat straw. Bioresour Technol., 103:192-200.
  • Welti S, Moreau PA, Favel A, Courtecuisse R, Haon M, Navarro D, Taussac S, Lesage-Meessen L (2012) Molecular phylogeny of Trametes and related genra, and description of a new genus Leiotrametes. Fungal Diversity, 55:47-64
  • Navarro D, Favel A, Chabrol O, Pontarotti P, Haon M, Lesage-Meessen L. (2012) FunGene DB: A web-based tool for Polyporales strains authentication. J. Biotechnol., 161:383-386
  • Couturier M, Haon M, Coutinho PM, Henrissat B, Lesage-Meessen L, Berrin JG (2011) Podospora anserina hemicellulases potentiate the Trichoderma reesei secretome for saccharification of lignocellulosic biomass. Appl Environ Microbiol. 77(1):237-46.
  • Couturier M, Féliu J, Haon M, Navarro D, Lesage-Meessen L, Coutinho PM, Berrin JG (2011) A thermostable GH45 endoglucanase from yeast: impact of its atypical multimodularity on activity. Microb Cell Fact., 10:103.
    Navarro D, Couturier M, da Silva GG, Berrin JG, Rouau X, Asther M, Bignon C (2010) Automated assay for screening the enzymatic release of reducing sugars from micronized biomass. Microb Cell Fact. 9:58.

Contact : Jean-Guy Berrin - jean-guy.berrin@univ-amu.fr

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