Une exploitation plus efficace du matériel biochimique
Les techniques de la biotechnologie nous offrent la possibilité d'exploiter les organismes photosynthétiques pour qu'ils produisent certains composés chimiques et contribuent à la demande croissante d'énergie dans le monde en compensant notre dépendance à l'égard des combustibles fossiles. L'un des défis des chercheurs consiste à établir une production stable à grande échelle de ces organismes biologiques. Le projet PHOTO.COMM (Design & engineering of photosynthetic communities for industrial cultivation), financé par l'UE, a permis de former une nouvelle génération de chercheurs pour cette tâche. Il s'agit d'un Réseau de formation initiale créé pour que la biotechnologie photosynthétique puisse devenir un fournisseur durable de produits et d'énergie. Le projet PHOTO.COMM a recruté 12 jeunes chercheurs et deux chercheurs plus expérimentés pour qu'ils se forment dans le domaine de la conception et l'ingénierie à des fins industrielles, des communautés de micro-algues dont la synthèse chimique est dépendante de la lumière. En insistant sur la formation de ces chercheurs, non seulement comme leaders scientifiques mais aussi comme entrepreneurs, le projet avait comme objectif de laisser un héritage pouvant contribuer au bien-être socio-économique de l'UE. Les chercheurs ont adopté une approche innovante en tentant d'établir des communautés microbiennes synergiques. L'équipe a ainsi associé une algue eucaryote nécessitant un apport en vitamine B12 et une bactérie hétérotrophe fournissant la dite vitamine en échange des produits de la photosynthèse fournies par l'algue. Les partenaires du projet ont d'abord généré des modèles métaboliques à l'échelle du génome afin d'identifier les gènes essentiels et ceux où une inactivation génétique pourrait permettre la production à grande échelle de composés chimiques désirés. Les chercheurs ont également développé plusieurs plateformes techniques pour produire diverses cyanobactéries fixatrices d'azote. En régulant l'activité de la glutamine synthase par transformation génétique, les partenaires du projet PHOTO.COMM ont pu augmenter la quantité d'ammoniaque libérée dans le milieu. En s'appuyant sur la métagénomique, l'équipe a pu analyser des ensembles naturels d'algues et de bactéries et déterminer les interactions qui se déroulent dans le milieu naturel. Ils ont également exploité cette technique pour étudier des échantillons provenant de photo-bioréacteurs industriels déjà en activité. Les partenaires PHOTO.COMM ont non seulement réussi à co-cultiver différents micro-organismes mais ils ont également identifié de nouveaux acides ribonucléiques régulateurs qui pourraient être utilisés pour obtenir le rendement de production nécessaire à une exploitation à l'échelle industrielle. Deux des acides ribonucléiques identifiés par les chercheurs se sont révélés potentiellement exploitables. Ils ont également reconnu l'importance de la phosphorylation et introduit de nouvelles voies biochimiques pour améliorer les paramètres de la photosynthèse. Les équipes ont utilisé plusieurs plateformes techniques afin de développer un nouveau pipeline métatranscriptomique capable d'analyser des populations microbiennes mixtes. Enfin, les chercheurs ont amélioré la fiabilité et l'applicabilité des espèces de cyanobactéries et d'algues dans les bioréacteurs de fermentation. L'approche PHOTO.COMM est probablement la première dans laquelle des solutions entièrement biologiques et bon marché pourraient atteindre une stabilité et une productivité sur le long terme. In fine, cette avancée scientifique contribuera de manière significative à l'économie de l'UE et au bien-être de la société.
