Projet ANR-14-CE06-0020 – FUNTUNE : Cocktails enzymatiques inspirés de modèles fongiques pour la déconstruction contrôlée de la biomasse végétale
Programme : Chimie durable, génie chimique et biotechnologie (DS0304) 2014
Année de financement : 2014
Coordinateur du projet : Madame Marie-Noëlle Rosso (Biotechnologie des Champignons Filamenteux)
Partenaires : Architecture et Fonction des Macromolécules Biologiques; Biologie Gestion des Risques en Agriculture; Laboratoire public; Interactions Arbres/Micro-Organismes
Montant : 451480.0 euros
Date de début : 2014
Durée : 60 mois
Résumé : Le développement  de bioprocédés basés sur la transformation de la biomasse végétale en alternative au carbone fossile est limité par deux verrous majeurs : la récalcitrance de la lignocellulose, qui augmente le coût des traitements, et la diversité des biomasses disponibles. La récalcitrance de la biomasse végétale est principalement due à la structure cristalline de la cellulose et à la présence de lignine, un polymère polyphénolique qui limite l’accès des enzymes cellulosiques à leur substrat. Des prétraitements thermochimiques rendent la fraction polysaccharidique accessible aux enzymes hydrolytiques. Cependant, outre leur coût, ces prétraitements ont un impact environnemental non négligeable. Une alternative aux prétraitements thermochimiques est le développement de procédés enzymatiques, respectueux de l’environnement, capables d’agir sur la lignocellulose récalcitrante. Le second défi est le développement de bioprocédés adaptés à une ressource en biomasse variée, permettant de valoriser les ressources locales. Une réponse à ces deux  défis est le développement de cocktails enzymatiques capables de réduire la récalcitrance d’une large gamme de biomasses et d’en libérer les molécules à haute valeur ajoutée.
Les champignons associés aux plantes ont développé au cours de l’évolution des outils enzymatiques adaptés à des hôtes et substrats variés. Ces outils enzymatiques sont des facteurs déterminants d’une déconstruction contrôlée des parois végétales pendant l’interaction avec la plante. Tandis que les champignons du bois dégradent les parois végétales grâce à une large gamme d’enzymes actives sur carbohydrates (CAZymes) et sur la lignine (oxidoreductases auxiliaires), les champignons symbiotiques et les champignons pathogènes biotrophes causent des modifications contrôlées des parois, conduisant à une déconstruction limitée. Par contre, durant le passage du stade biotrophe au stade nécrotrophe, les champignons hémibiotrophes modifient leurs jeux d’enzymes sécrétées afin de dégrader complètement les parois. 
Dans ce projet nous proposons d’explorer les mécanismes enzymatiques fongiques afin de concevoir des cocktails enzymatiques bio-inspirés capables d’agir sur des biomasses variées pour en réduire la récalcitrance et générer des molécules plateformes. Au-delà de l’analyse comparative de répertoires de gènes de la lignocellulolyse, nous proposons d’étudier la part active de ces jeux enzymatiques lors de la déconstruction des parois végétales. Nous identifierons, à partir de données d’expression déjà générées, les jeux d’enzymes fongiques  responsables de ces différents niveaux de déconstruction des parois. Le rôle in vivo des enzymes sélectionnées sera étudié par leur localisation dans les parois végétales et le suivi des modifications de paroi. Les jeux d’enzymes exprimées simultanément par les champignons seront la source d’inspiration pour la construction in vitro de nouveaux cocktails enzymatiques. Nous identifierons les CAZymes et oxidoreductases auxiliaires co-régulées, sélectionnerons en priorité les enzymes peu caractérisées et analyserons leurs propriétés enzymatiques sur une large gamme de substrats en criblage moyen débit. Nous testerons les synergies entre enzymes co-régulées afin d’obtenir des cocktails optimisés pour les applications biotechnologiques sur six types de biomasses. Les cocktails enzymatiques seront testés pour leur efficacité dans la libération de sucres et de composés aromatiques à haute valeur ajoutée.