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Chimie et Physico-chimie appliquées

Toujours plus de sucres grâce aux enzymes

Une étape importante de la production de biocarburants de 2e  génération par voie biochimique est la décomposition enzymatique de la biomasse lignocellulosique en sucres fermentescibles.

Des mélanges d’enzymes comprenant des cellulases, des hémicellulases, des beta-glucosidases ainsi que d'autres enzymes minoritaires, sont employés à cette fin. Cependant, bien qu’ils se prêtent à cet usage, leur efficacité doit être encore significativement améliorée pour rendre le procédé économiquement rentable.

Senta Blanquet

 

Senta Blanquet
Direction Chimie et Physico-chimie appliquées
senta.blanquet@ifpen.fr

Pour y parvenir, une première action a été de modifier certaines des enzymes du mélange produit par le champignon industriel Trichoderma reesei . En particulier l'activité beta-glucosidase, responsable de l'hydrolyse du cellobiose en glucose, est jusqu’alors limitante et largement insuffisante.

Dans le cadre du projet ANR HYPAB, les chercheurs d' IFPEN, en collaboration avec la société Protéus, ont pu significativement augmenter l'activité de cette enzyme grâce à des techniques combinatoires d'ingénierie moléculaire. Ainsi, certaines des souches de T. reesei exprimant cette enzyme améliorée présentent une activité beta-glucosidase six fois supérieure à la souche mère, et une vitesse initiale d'hydrolyse de la paille de blé deux fois plus élevée. Il est désormais possible de diminuer la charge enzymatique d'un facteur quatre pour le même rendement d'hydrolyse.

Pour améliorer encore ce résultat, des travaux ont été menés pour rechercher de nouvelles enzymes, provenant d’autre champignons et complémentaires à celle de T. reesei. Ainsi, dans le cadre du projet ANR E-Tricel, la collection des souches de l'Unité INRA “Biotechnologie des champignons filamenteux” de Marseille a été criblée. Ceci a permis d’identifier une nouvelle enzyme, isolée du champignon Aspergillus japonicus, qui, ajoutée au cocktail enzymatique initial, augmente le rendement d'hydrolyse de 20 %. Des études sont en cours pour approfondir la compréhension du mode d’action de cette protéine.

L'ingénierie moléculaire d'enzymes ainsi que la complémentation du cocktail enzymatique de T. reesei par de nouvelles enzymes provenant d’autres souches, sont deux stratégies complémentaires dont on peut encore attendre beaucoup. Elles ont d’ores et déjà démontré leur capacité à améliorer l'efficacité du cocktail enzymatique produit, contribuant ainsi à fortement abaisser le coût du procédé concerné.

Publication

  • C. Ayrinhac, A. Margeot, N. Lopes Ferreira, F. Ben Chaabane, F. Monot, G. Ravot, J.M. Sonet, L. Fourage. Improved Saccharification of Wheat Straw for Biofuel Production Using an Engineered Secretome of Trichoderma reesei Organic. Process Research & Development 15, 2011, 275–278.
    >> DOI: 10.1021/op100218

 

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