La recherche sur le bioéthanol vise de nouvelles enzymes
La lignocellulose est un composé complexe d'hydrates de carbone polymérisés (cellulose et hémicelluloses) fortement liés à de la lignine. Avant d'être fermentée en bioéthanol, elle doit être découpée en molécules de sucres, plus simples. Cependant, la structure très compacte de la lignocellulose la rend extrêmement résistante aux enzymes, ce qui contrarie son utilisation pour produire du bioéthanol. Le projet DISCO s'est attaqué à cette difficulté, explorant de nouvelles enzymes pour décomposer les lignocelluloses ainsi que leur fonctionnement. Les chercheurs ont choisi la paille de blé, le son de blé, les épis de maïs et l'épicéa comme biomasse disponible pour servir de source de lignocellulose. Ils ont mis au point des méthodes de traitement préalable pour modifier la structure et la chimie de la biomasse étudiée et faciliter l'action des enzymes. Les chercheurs ont hydrolysé par des enzymes les produits de ce prétraitement de la lignocellulose, et analysé chimiquement et par microscopie les résidus de l'hydrolyse. De nombreux microorganismes sont capables de dégrader la biomasse végétale, ils représentent donc une vaste source d'enzymes susceptibles d'hydrolyser efficacement la cellulose et les hémicelluloses en sucres fermentescibles. Les partenaires du projet ont appliqué trois stratégies pour identifier des microorganismes adéquats: dépistage fonctionnel à partir de cultures fongiques, dépistage fonctionnel à partir de bibliothèques metagénomiques, et dépistage in silico de génomes fongiques. Les chercheurs ont initialement étudié environ 700 souches fongiques, dont 70% provenant de nouveaux isolats de sols. L'analyse des activités d'hémicellulases et de cellulases du mélange d'enzymes fongiques a conduit à découvrir des dizaines de souches fongiques appropriées. Cependant, les mélanges d'enzymes produits par les cultures fongiques étaient généralement complexes, avec de nombreuses actions synergiques, ce qui rendait très difficile l'évaluation des composants enzymatiques. Les partenaires du projet ont utilisé un dépistage in silico à partir de bibliothèques métagénomiques des génomes fongiques, basées sur les séquences des gènes des enzymes aux fonctions similaires. Les scientifiques de DISCO ont ainsi pu découvrir des enzymes que les moisissures de type sauvage ne produisent pas en quantité détectable dans les conditions de laboratoire. Les travaux sur l'espèce Myceliophthora thermophile C1 ont découvert 21 gènes qui ont été caractérisés et testés. Le projet DISCO a mis au point des outils efficaces et économiques pour hydrolyser totalement des biomasses de lignocellulose, maintenant ainsi la position de l'Europe en matière de production industrielle d'enzymes. L'hydrolyse totale de biomasse lignocellulosique ouvrira la voie à de nouvelles utilisations à grande échelle des enzymes par l'industrie européenne ainsi que par les PME.
