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Des enzymes résistantes d’origine marine sont prêtes à révolutionner l’industrie

Une nouvelle bibliothèque d’enzymes marines suffisamment résistantes pour fonctionner sous les conditions industrielles les plus dures serait susceptible de fournir un inestimable raccourci économique pour une série de secteurs dépendant des enzymes.

Technologies industrielles

«Le projet INMARE, financé par l’UE, s’est avéré un énorme succès», explique le professeur Peter Golyshin, coordinateur du projet, de l’Université de Bangor au Royaume-Uni. «Nous avons créé une vaste gamme de ressources qui aidera à réduire et à rationaliser considérablement le processus industriel de découverte d’enzymes.» Pour y parvenir, l’équipe a identifié des enzymes déjà adaptées à des processus industriels difficiles en raison de l’environnement marin rude duquel elles ont été extraites. Les enzymes sont largement utilisées dans l’industrie et constituent un ingrédient essentiel pour les secteurs comme le brassage ou la fabrication de papier et de détergents, où les catalyseurs biologiques sont nécessaires. Les micro-organismes marins, tels que les bactéries, les champignons, les éponges et les algues, ont longtemps été considérés comme des sources inexploitées d’enzymes, mais seulement une infime partie des enzymes marines sont parvenues à la commercialisation. Le professeur Golyshin est convaincu que l’identification de ces enzymes réduira considérablement, et même éliminera dans certains cas, le processus coûteux, fastidieux et souvent infructueux de devoir tester et optimiser les enzymes en laboratoire. Un catalyseur pour les affaires Après quatre années de recherches approfondies dans l’océan et de preuves de sélection dans le laboratoire, un total de 974 enzymes utiles a été cloné. «Parmi celles-ci, 311 ont été caractérisées complètement, ce qui veut dire que nous comprenons leurs capacités à produire des composés utiles à l’industrie», explique le professeur Golyshin. «À partir de cette collection d’enzymes, 15 biocatalyseurs prêts à l’emploi pour des processus à petite échelle ont été développés et testés.» Le projet, achevé à la fin du mois de mars 2019, a permis le dépôt de quatre demandes de brevet et la création d’une jeune entreprise dédiée à la production d’enzymes optimisées de manière naturelle. Le projet INMARE (Industrial Applications of Marine Enzymes: Innovative screening and expression platforms to discover and use the functional protein diversity from the sea) était constitué par plus de 20 partenaires issus du monde universitaire et industriel de 12 pays, y compris d’importants partenaires industriels multinationaux. «Les partenaires industriels du projet sont des leaders du marché dans la production d’enzymes et dans la synthèse de produits chimiques fins», poursuit le professeur Golyshin. «Leur objectif consiste à fournir efficacement des produits pharmaceutiques plus sûrs, des produits agricoles moins coûteux et de meilleurs produits d’origine biologique.» Ces entreprises ont pu accéder en priorité aux données recueillies par les partenaires universitaires du projet, afin de déterminer s’il existait un potentiel commercial intéressant. Après la finalisation du projet, le consortium mettra à disposition la liste de matériels (enzymes, bibliothèques, etc.) qui pourront être alors exploités par des tiers. Des solutions produites de manière durable Le projet INMARE a été lancé en avril 2015 avec l’objectif ambitieux de révéler les secrets des océans. «L’océan représente le plus grand environnement de notre planète, couvrant 71 % de la surface de la Terre», fait remarquer le professeur Golyshin. «Il abrite une myriade de micro-organismes très divers. Notre hypothèse est que cette vaste biodiversité contient une multitude d’enzymes et de métabolites encore inexplorés et qui seraient susceptibles de fournir de nouvelles solutions dans le cadre de la bioéconomie.» L’équipe du projet a appliqué de nouvelles techniques de sélection pour identifier des enzymes potentiellement prometteuses issues de micro-organismes marins. Le projet précédent MAMBA (2009-2013), financé par l’UE, qui était également coordonné par le professeur Golyshin, a développé de nouvelles méthodes pour analyser des ressources génomiques de microbes marins afin de découvrir des activités enzymatiques utiles. «Les résultats d’INMARE se sont toutefois avérés bien plus impressionnants», explique-t-il. Des microbes capables de survivre dans des conditions difficiles, comme une salinité ou une température extrêmes ou bien une pression élevée, ont suscité un intérêt particulier au sein de l’équipe d’INMARE. «Nous savions que ces microbes pouvaient produire des enzymes susceptibles d’être utilisées dans des contextes industriels et des conditions chimiques et physiques difficiles, sans avoir recours à l’optimisation», poursuit le professeur Golyshin. «Optimiser les enzymes, les stabiliser et augmenter leur efficacité peut s’avérer un processus coûteux et chronophage et il s’agit d’un obstacle reconnu dans le développement d’applications industrielles.» Le projet INMARE s’inscrit également très bien dans la transition de l’Europe vers une économie plus «écologique» et plus durable qui exploite des ressources renouvelables avec la dépense énergétique la plus faible qui soit. Les enzymes d’origine marine constituent une alternative intéressante et viable aux catalyseurs chimiques, liés à l’utilisation massive de solvants et à des conditions de réaction coûteuses en énergie. «Les ressources microbiologiques inexploitées issues de la mer pourraient fournir à l’industrie une source presque illimitée de produits plus écologiques, moins coûteux et plus sûrs, tant que cette ressource est gérée de manière judicieuse», signale le professeur Golyshin.

Mots‑clés

INMARE, renouvelable, marin, enzymes, énergie, biologie, chimique, industriel, mer, océan, bactéries, champignons, éponges, algues

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