Des cyanobactéries pour produire de l'hydrogène
L'objectif du projet CYANOFACTORY (Design, construction and demonstration of solar biofuel production using novel (photo)synthetic cell factories), financé par l'UE, était d'introduire de nouveaux circuits génétiques dans les cyanobactéries. Ces micro-organismes aquatiques peuvent générer de l'hydrogène comme sous-produit de la photosynthèse. Cependant, l'hydrogène produit se dégrade rapidement avant qu'il ne soit libéré par les cellules. Afin de produire des quantités supérieures plus rapidement, les cyanobactéries ont été modifiées pour empêcher la conversion chimique du biohydrogène produit. Le rôle des approches de biologie synthétique est par conséquent essentiel dans le projet CYANOFACTORY. En exploitant les connaissances sur des processus biochimiques bien établis et des fonctions géniques, des modifications génétiques très spécifiques ont été apportées aux organismes photosynthétiques pour produire du biohydrogène. Comme les cyanobactéries sont porteuses de gènes étrangers, une attention particulière a été accordée à la sécurité. Les partenaires du projet CYANOFACTORY ont inséré des gènes encodant des enzymes plus efficaces et ont régulé à la baisse des gènes pour la conversion chimique inutile de l'hydrogène produit. Les souches ont été acclimatées pour augmenter leur tolérance aux produits chimiques qu'elles produisent et aux conditions de croissance fluctuantes auxquelles elles sont exposées dans des photo-bioréacteurs en extérieur. Un mécanisme de suicide a été introduit en cas de fuite accidentelle de cyanobactéries dans l'environnement depuis les photo-bioréacteurs. Cette mort cellulaire programmée se fondait sur des paires de toxines et d'antitoxines présentes dans les cellules de ces micro-organismes aquatiques et elle est inoffensive pour les êtres humains. L'étape finale du projet CYANOFACTORY a consisté en la construction d'un réseau de photo-bioréacteurs de 100 litres interconnectés, assez plats pour permettre aux micro-organismes de recevoir suffisamment de lumière. Ce système a permis aux partenaires du projet de valider les paramètres de production de l'hydrogène déterminés lors des expériences en laboratoire à petite échelle et d'identifier les goulets d'étranglement potentiels concernant la fabrication. Les partenaires du projet ont formé de nombreux étudiants et de jeunes scientifiques en début de carrière dans ce domaine important de la production de combustible solaire microbienne. L'attention a clairement été portée sur la biologie synthétique innovante et les photobioréacteurs avancés ainsi que sur la manière de manipuler, stocker et analyser des ensembles de données plus importants. La synthèse de biohydrogène par le projet CYANOFACTORY n'entre pas en concurrence avec la production alimentaire et n'a pas d'impact négatif sur l'environnement, car elle ne nécessite pas beaucoup plus que des cellules microbiennes, de la lumière solaire et un système de capture de biohydrogène. Cette nouvelle technologie aura un impact bénéfique sur la bioéconomie émergente de l'Europe en concevant des organismes modifiés de manière efficace et économique à grande échelle.
Mots‑clés
Cyanobactéries, biocarburant, CYANOFACTORY, biohydrogène, photobioréacteur, bioéconomie
