Le génome d'un champignon ouvre la voie à la prochaine génération de biocarburants
Une équipe de chercheurs français et américains vient de réaliser le séquençage du génome de Trichoderma reesei, un champignon qui dégrade de manière optimale la biomasse végétale en sucres simples. Les travaux, partiellement financés par l'UE, devraient ouvrir de nouvelles perspectives pour la fabrication de biocombustibles à partir de débris végétaux. Le champignon Trichoderma reesei possède une batterie d'enzymes, des cellulases, aux propriétés catalytiques très performantes pour dégrader les végétaux. Ce champignon a été découvert dans le Pacifique Sud durant la seconde guerre mondiale, où il était responsable de la dégradation des équipements de l'armée américaine. Afin de percer les mystères de l'activité enzymatique de Trichoderma reesei, les chercheurs ont comparé ce champignon à 13 autres génomes fongiques. Contre toute attente, ils ont découvert que le T. reesei ne possède que très peu de gènes codant pour des cellulases, beaucoup moins que d'autres champignons capables de dégrader la paroi végétale cellulaire. «Nous savions que le T. reesei pouvait produire des quantités massives d'enzymes dégradantes. Nous sommes toutefois impressionnés par le petit nombre de types d'enzymes produits; nous en avons donc déduit que son système de sécrétion de protéine était exceptionnellement efficace», a déclaré Diego Martinez, auteur principal de l'étude et chercheur à l'université du Nouveau Mexique. Les chercheurs se sont ensuite penchés sur la complexité des composants de voie de sécrétion du T. reesei. «Peu d'éléments semblent cependant avoir changé dans le mécanisme de sécrétion depuis la divergence d'un de ses ancêtres communs avec la levure», affirme le Dr. Martinez. «Il existe certaines différences fascinantes dans la façon dont le T. reesei traite certains liens importants de protéines pour la production de cellulase.» Dans leur analyse comparative du T. reesei avec d'autres champignons, l'équipe a observé l'agglutination de gènes enzymatiques actifs en hydrates de carbone, qui ont conduit à un rôle biologique spécifique: la dégradation des polysaccharides. «Les tissus végétaux ne semblent pas être la source principale de nutriments pour le T. reesei; or, suite à la détection de cellulose et d'hémicellulose, il semble que l'organisation de ces gènes dégradants puisse être la clé à une réaction rapide», explique le Dr. Martinez. D'après les chercheurs, ce champignon pourrait constituer l'organisme idéal pour la production de biocarburants de seconde génération. Les biocombustibles de première génération étant produits à partir de nombreuses cultures alimentaires de base du monde, le développement de combustibles de deuxième génération devrait éviter d'interférer avec la chaîne alimentaire et utiliser les déchets agricoles tels que la paille, déchets d'arbres et rafles de maïs. «L'aptitude du T. reesei à sécréter des quantités importantes d'enzymes extracellulaires, la présence d'instruments génétiques et la fermentation simple et bon marché de ce champignon en font un candidat idéal pour la production d'enzymes utiles à la conversion de stocks alimentaires tels que les paille de maïs et de céréales et la transformation de l'herbe en éthanol; en outre, ce dernier peut également contribuer à la fabrication de produits chimiques actuellement dérivés de sources non renouvelables», écrivent les auteurs de l'étude. Avant que ces enzymes ne puissent être produites à des niveaux viables du point de vue économique, il est indispensable de mieux comprendre la dynamique de croissance cellulaire et la production enzymatique. «Des modèles mathématiques et cinétiques sont en cours de développement dans le but d'optimiser ces processus; par ailleurs, le séquençage complet du génome permettra d'améliorer les modèles et de renforcer les stratégies d'amélioration des souches afin de créer des mélanges enzymatiques supérieurs à partir d'une simple souche hautement productive», déclarent les chercheurs. Les résultats de cette étude sont publiés dans la dernière édition de la revue Nature biotechnology. Le soutien de l'UE pour la recherche a été accordé par le projet FungWall financé par l'UE.