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Synthetic bacterial lipid rafts to optimize industrial bioprocesses

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Des «radeaux» bactériens synthétiques pour optimiser les bioprocédés

Des cellules bactériennes modifiées afin de «contenir» certaines réactions biologiques pourraient améliorer l’efficacité de la production biotechnologique, ce qui profiterait à toute une série de secteurs industriels, des produits pharmaceutiques aux cosmétiques.

Technologies industrielles

Dans le domaine des biotechnologies, les bactéries servent à produire un vaste éventail de composés utiles, mais les performances de ces micro-organismes sont souvent limitées par la toxicité de certains composés, et par les difficultés rencontrées pour contrôler des interactions complexes qui se produisent au sein des cellules bactériennes. En apportant une réponse à ce problème de toxicité avec des bactéries modifiées artificiellement, que les scientifiques appellent châssis microbiens, il serait possible d’obtenir de meilleures performances. L’un des moyens envisagés pour y parvenir consisterait à «contenir» les réactions biotechnologiques à l’intérieur des bactéries, pour que l’intégrité des cellules bactériennes ne soit pas compromise par des réactions toxiques. Cette technique pourrait déboucher sur le développement de châssis microbiens optimisés, adaptés à la production de différents types de composés, dont bénéficieraient toute une série d’applications industrielles, du domaine médical à l’alimentation. «La conception et la construction génétiques de châssis microbiens posent toujours un certain nombre de défis», explique Daniel Lopez, coordinateur du projet Rafts4Biotech et chercheur principal au Conseil national espagnol de la recherche (CSIC). «Le défi le plus important consiste sans doute à faire fonctionner le châssis dans des conditions industrielles, et pas seulement dans des conditions optimisées de laboratoire.»

Des bioprocédés industriels efficaces

Le projet Rafts4Biotech s’est appuyé sur des travaux antérieurs pour atteindre cet objectif. Le laboratoire de Daniel Lopez a étudié des microdomaines fonctionnels (de petites régions de la membrane d’une cellule) présentant des structures particulières. «Certains microdomaines sont connus pour favoriser les interactions entre les protéines bactériennes», explique-t-il. «En général, on cible ces structures microbiennes pour développer de nouveaux agents antimicrobiens.» Le projet Rafts4Biotech a toutefois adopté l’approche inverse. «En l’occurrence, nous nous sommes demandé s’il était possible de concevoir des microdomaines à l’intérieur des bactéries, afin de favoriser des interactions protéiques intéressantes», ajoute Daniel Lopez. «Nous souhaitions voir si cela permettait d’améliorer l’efficacité des bioprocédés industriels.» Daniel Lopez et son équipe ont donc entrepris de concevoir des microdomaines synthétiques, surnommés «radeaux», à l’intérieur des bactéries. Les souches en question ont ensuite été utilisées pour produire des composés utiles à certains secteurs industriels, notamment dans les produits cosmétiques et pharmaceutiques, afin de voir s’il était possible d’obtenir des gains en termes d’efficacité. Daniel Lopez explique: «Nous voulions démontrer, dans un premier temps, que notre technologie fonctionnait dans des conditions de laboratoire, puis, dans un second temps, qu’il était réellement possible d’appliquer cette technologie à certaines bioréactions en milieu industriel. Cela apporterait une véritable preuve de l’applicabilité potentielle de notre technologie.» Le projet Rafts4Biotech est parvenu à concevoir des microbes qui confinent les réactions biotechnologiques dans des microdomaines membranaires spécifiques. Cette technique isole les réactions des autres processus métaboliques bactériens et protège les cellules de toute interférence indésirable. Au final, cela améliore l’efficacité des processus biotechnologiques.

Une technologie de nouvelle génération

Selon Daniel Lopez, l’un des principaux atouts de cette technologie réside dans sa polyvalence. Dans le domaine médical, par exemple, elle devrait permettre de développer des agents antimicrobiens de nouvelle génération, qu’il est impossible de produire dans des conditions conventionnelles. Cela pourrait aider à lutter contre les infections bactériennes multirésistantes, qui sont devenues une menace majeure pour la santé publique. Grâce à cette technologie, l’industrie pourrait également améliorer ses rendements de production de manière significative. Dans le secteur des cosmétiques, par exemple, les produits de maquillage, de soins de la peau et des cheveux contiennent des molécules comme les pigments naturels et les vitamines, qui sont souvent produites en ayant recours à des techniques coûteuses de synthèse chimique. Le projet Rafts4Biotech pourrait permettre aux fabricants de remplacer les procédés chimiques servant à produire ces molécules par des bioprocédés plus durables, fonctionnant à des températures plus basses et consommant moins d’énergie. «Notre technologie ne se limite pas à la production d’un agent microbien particulier. Nous avons également montré qu’elle était capable d’améliorer certains processus industriels», fait remarquer Daniel Lopez. Les étapes suivantes consisteront à étendre la technologie à d’autres secteurs industriels pertinents. «J’espère que ce projet contribuera à l’émergence d’une biotechnologie bien établie», déclare Daniel Lopez.

Mots‑clés

Rafts4Biotech, bactérien, biologique, pharmaceutique, cosmétique, microbien, conception génétique, microdomaines, cellules

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