De nouveaux enzymes fongiques pour les biocarburants cellulosiques

Dégradation de la cellulose par les champignons, photo Université de Helsinki

Dégradation de la cellulose par les champignons, photo Université de Helsinki

Les matières végétales sèches, ou biomasses lignocellulosiques, représentent les ressources les plus abondantes sur Terre pour la production des biocarburants. Les enzymes utilisés par les champignons pour fragmenter les lignocelluloses peuvent aussi faire office de biocatalyseurs industriels rentables et écologiques.

Le projet FUNBIO («Fungi in white biotechnology: Expression of novel lignocellulose degrading enzymes») financé par l’UE vise à renforcer les connaissances des enzymes capables de dégrader la lignocellulose. Les chercheurs ont produit et caractérisé de nouveaux enzymes fongiques à même de fragmenter la lignocellulose. Ils ont mis au point des techniques d’expression de la protéine recombinante pour les enzymes fongiques (basidomycètes).Plusieurs espèces de moisissures ligninolytiques ont été utilisées comme organismes modèles. Physisporinus rivulosis est une espèce de champignon très sélective qui attaque les bois tendres. Elle a été choisie pour transformer les copeaux de bois en papier dans le secteur du biopulpage.

Les chercheurs ont cloné et caractérisé deux enzymes résistant à la chaleur, les laccases. Le premier enzyme, Lac1, est activé par la chaleur et permet l’oxydation des substrats phénoliques. Il s’agit là d’un trait observé chez quelques rares laccases. Les modèles structurels de Lac1 et Lac2 ont fait état de différences au niveau de la composition en acides aminés, ce qui pourrait expliquer les propriétés catalytiques des enzymes. Les chercheurs ont constaté que la production de peroxydases de lignine et de manganèse, ainsi que de laccase augmentait lorsque le bois était employé comme source carbonée pour P. Radiate.

Agaricus bisporus (champignon de couche ou de Paris) est le champignon comestible le plus répandu dans le commerce. Ce champignon est idéal pour une production sur les déchets de lignocellulose agricoles et dans les sols riches en humus. Les chercheurs du projet FUNBIO ont séquencé le génome d’A. bisporus et utilisé des modèles informatiques pour étudier les enzymes impliqués dans la dégradation de la lignine. Les enzymes heme-thiolate-peroxidase employés par ce champignon sont différents de ceux des champignons xylophages, ce qui explique sa capacité à dégrader la lignine et les métabolites du sol.

Les partenaires du projet ont également étudié les éléments nutritifs nécessaires à la production d’enzymes et la croissance mycélienne dans six espèces sauvages isolées à partir du gène Agaricus. Le transcriptome obtenu des cultures sur compost d’A. bisporus a révélé l’importance des peroxydases de manganèse et des oxydases multi-cuivre pour sa croissance sur la lignocellulose.

Le travail du projet FUNBIO aura un impact socio-économique majeur puisqu’il favorisera le développement de la biotechnologie industrielle en Europe. Par ailleurs, il a permis la formation de chercheurs en biotechnologie et valu au groupe sa réputation à l’échelle internationale.

Contact
Mme Katariina VAINIO-MATTILA
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