Projet ANR-13-BIME-0001 – CYANHY : Exploitation de l’énergie solaire pour une production de Bio-Hydrogène dans un environnement naturellement micro-oxique chez la Cyanobactérie Anabaena PCC 7120.
Programme : Bio-Matières et Energies (Bio-ME) 2013
Année de financement : 2013
Coordinateur du projet : Madame AMEL LATIFI (Centre National de la Recherche Scientifique Délégation Provence et Corse _ Laboratoire de chimie bactérienne)
Partenaires : Bioénergétique et Ingénierie des Protéines; Laboratoire de Chimie Bactérienne
Montant : 569441.0 euros
Date de début : 2013
Durée : 48 mois
Résumé : De nos jours, le développement d’énergies renouvelables représentant des alternatives non polluantes au pétrole est devenu une nécessité absolue. Dans ce contexte, l'hydrogène (H2) constitue probablement le meilleur candidat pour un combustible efficace et écologique.  La conversion de l'énergie solaire en H2 constitue une stratégie très attrayante pour la bioproduction de ce combustible. Pour cette raison, l'utilisation de micro-organismes photosynthétiques tels que les microalgues et les cyanobactéries, est expérimentée dans de nombreux pays à travers le monde. Toutefois, plusieurs verrous doivent être levés avant que des organismes photosynthétiques puissent être utilisés efficacement pour la bio-production d'H2. En effet, les enzymes cyanobactériennes et algales qui catalysent la production d'H2 ne permettent pas un très fort rendement en  H2. Les hydrogénases telle que celles produites par les bactéries anaérobies strictes du genre  Clostridium, sont très efficaces, et pourraient donc être de très bons candidats pour une production hétérologue dans des organismes photosynthétiques en vue d’une production efficace d’H2. Cependant, pour atteindre un tel objectif, deux problèmes majeurs doivent être résolus. La première barrière est la sensibilité de ces hydrogénases vis-à-vis de l’inactivation par l’oxygène (O2), qui résulte en une incompatibilité de leur production dans des organismes produisant de l’O2 via la photosynthèse. La seconde contrainte à contourner est le besoin de développer un système de criblage à haut débit pour l'optimisation de souches de cyanobactéries pour  la production d’H2.  Dans ce projet, nous nous proposons d'apporter des solutions à ces deux problèmes en utilisant la cyanobactérie filamenteuse diazotrophe Anabaena PCC 7120. Sous certaines conditions, cet organisme peut former deux types cellulaires distincts: * les hétérocystes dédiés à la fixation d’azote atmosphérique (N2)  et qui forment un micro-environnement micro-oxique permettant le fonctionnement de la nitrogénase sensible à l'oxygène, *les cellules végétatives qui effectuent la photosynthèse oxygénique et qui soutiennent ainsi les hétérocystes pour la fixation du N2. Nous proposons de produire de façon hétérologue l’hydrogénase à [FeFe] HydA de Clostridium acetobutylicum dans les hétérocystes d’Anabaena. Notre stratégie a ainsi l’ambition de concilier dans une même bactérie et en autotrophie 2 réactions biochimiques incompatibles : la photosynthèse oxygénique et une production efficace d’H2. Nous nous proposons également de développer un système Bio-senseur d’H2 qui nous servira de crible génétique de souches recombinantes d'Anabaena optimisées dans leur capacité à produire l’H2.  La combinaison de ces deux approches devrait nous permettre d'explorer et de maximiser la possibilité d'utiliser les cyanobactéries pour la conversion efficace de l'énergie solaire en H2.