Projet ANR-13-PDOC-0030 – PoStaTic : Variabilité structurale et morphologique de l’amidon de pomme de terre et processus biologiques associés  pour la production de bioplastique
Programme : Retour Postdoctorants (PDOC) 2013
Année de financement : 2013
Coordinateur du projet : Monsieur Nicolas SZYDLOWSKI (Miniaturisation pour la synthèse, l'analyse et la Protéomique USR Lille1 / CNRS 3290)
Partenaires : Miniaturisation pour la Synthèse, l'Analyse et la Protéomique
Montant : 472840.0 euros
Date de début : 2014
Durée : 42 mois
Résumé : La production de matériaux plastiques agrosourcés présente trois avantages majeurs comparée à celle des polymères synthétiques : i. une émission moins importante de gaz à effet de serre, ii. l’utilisation de matières premières renouvelables, iii. ces matériaux sont potentiellement biodégradables. Le plastique à base d’amidon est largement utilisé car cette matière première est abondante, bon marché et représente, après dégradation, une source de carbone utilisable par la plupart des microorganismes. Il existe cependant certaines contraintes liées aux propriétés physico-chimiques et à la structure de l’amidon. Dans la plupart des cas, ce dernier doit être modifié chimiquement ou mélangé à des polymères synthétiques afin d’obtenir les caractéristiques requises. Le bilan carbone et les coûts liés à ces étapes post-extraction peuvent être améliorés en optimisant la matière première in vivo, notamment la taille des grains d’amidons utilisés et leur contenu en amylose (l’une des deux fractions de l’amidon).
Le projet PoStaTic s’intègre dans le programme de recherche de l’IFMAS (Institut Français des Matériaux AgroSourcés), financé dans le cadre du programme « Investissements d’Avenir », et dont l’objectif est de produire, entre autres, de nouveaux matériaux agrosourcés à base d’amidon. L’objectif principal de ce projet est de sélectionner des ressources génétiques chez la pomme de terre afin d'isoler des amidons aux propriétés compatibles avec leur transformation ultérieure en bioplastiques. De plus, nous nous proposons d’étudier les processus biologiques qui contrôlent ces propriétés, c'est-à-dire l’initiation de la biosynthèse du polymère, la division des amyloplastes et la biosynthèse de l’amylose et de l’amylopectine (l’autre fraction de l’amidon).
Deux approches seront mises en oeuvre : i. le criblage sans a priori de la collection nationale des espèces et variétés de pommes de terre maintenue au centre INRA BrACySol à Ploudaniel (Bretagne), ii. une approche ciblée pour l’étude fonctionnelle des protéines associées au grain d’amidon et des gènes correspondants. Ce projet implique la mise en œuvre de méthodes de pointe dans l’analyse structurale et morphologique de l’amidon de même qu’en cristallographie, protéomique, biologie moléculaire ou physiologie du tubercule de pomme de terre. La microfluorescence X par rayonnement synchrotron sera également utilisée au cours de ce projet et nous proposons en outre d’établir pour la première fois une méthode d’expression transitoire de protéines recombinantes dans les cellules du tubercule de pomme de terre. Ceci permettra l’analyse rapide de leur fonction et localisation subcellulaire.
La diversité des expertises rassemblées au sein d’IFMAS contribuera à la réalisation du projet PoStaTic et permettra la valorisation des résultats obtenus ainsi que l’exploitation des ressources d’amidon identifiées. Ces dernières seront mises à disposition des chimistes et physiciens de l’IFMAS pour tester leur plastification et filmabilité ainsi que pour l’étude des propriétés physiques et mécaniques de plastiques prototypes. A plus long terme, d’importantes retombées environnementales, économiques et sociétales en Région Nord Pas de Calais sont attendues en lien avec l’approche de développement durable mise en place par IFMAS. Nous avons en outre l’ambition de modéliser la biogénèse du grain d’amidon du tubercule de pomme de terre dans le temps et l’espace et d’élucider l’étape d’initiation de sa biosynthèse. De telles avancées cognitives chez l’une des espèces les plus cultivées et utilisées de par le monde représentent un progrès scientifique majeur.