Une biomasse et une production de biocarburants plus écologiques grâce à l'ingénierie des microalgues Les biotechnologies microalgales en sont encore à leurs débuts, mais une initiative financée par l'UE a permis des progrès significatifs dans l'ingénierie des souches algales utilisées comme photobioréacteurs à haute performance. Technologies industrielles © Thinkstock L'objectif du projet 'Towards a better sunlight to biomass conversion efficiency in microalgae' (SUNBIOPATH) était d'améliorer le rendement de la biomasse de Chlamydomonas reinhardtii et de Dunaliella salina, deux espèces de microalgues vertes. Les chercheurs ont étudié la photochimie et le processus de capture de la lumière du soleil dans les complexes de récolte de la lumière (Lhc) présents dans les chloroplastes de ces algues. Les chemins et les mécanismes de signalisation biochimiques qui influencent la synthèse d'ATP dans la cellule algale ont également été étudiés. Une approche graduelle a été utilisée pour évaluer la croissance optimale et l'efficacité de la photoconversion de souches microalgales mutantes particulières dans des photobioréacteurs de tailles diverses (allant jusqu'à 250 litres). La production de biométhane, la réduction des émissions de dioxyde de carbone (CO2) et les rendements de la biomasse faisaient partie des paramètres utilisés pour évaluer les performances. Les partenaires du projet ont configuré un micro-spectrophotomètre avec une détection assistée par ordinateur des mutants photosynthétiques. Il a été utilisé pour examiner plus de 10 000 transformants, qui sont des cellules qui peuvent exprimer des gènes à partir d'AND introduit. Sur les quatre mutants pertinents qui ont été isolés, l'un affectait le gène PTOX2 codant pour la plastoquinol oxydase, un enzyme qui influence la capacité photosynthétique. Les trois autres mutants affectaient l'antenne de récolte de la lumière. Leur analyse révèle que l'ingénierie de cellules avec de plus petites antennes de collecte de la lumière pourrait permettre une pénétration plus profonde de la lumière dans les couches des photobioréacteurs, augmentant ainsi l'efficacité photosynthétique. Pour mettre ces avantages en action, un réacteur de surface d'ondes a été développé, qui optimise la croissance des mutants à antennes réduites. Dans l'antenne, la protéine Lhc, qui lie les pigments tels que la chlorophylle, et les caroténoïdes ont été caractérisés et deux facteurs (protéine Nab1 et Cas) contrôlant leur expression ont été étudiés. Ces résultats donnent un nouvel éclairage sur la régulation de la réponse à la lumière des microalgues C. reinhardtii. Les partenaires du projet ont également identifié six enzymes cinétiquement limitantes pour la fixation de CO2 au cours de la photosynthèse dans le chloroplaste. Un vecteur d'expression directe de l'un de ces enzymes a été conçu avec l'objectif de développer la fixation de CO2. Le projet SUNBIOPATH aidera à fournir de nouvelles solutions pour la valorisation de la biomasse microalgale, grâce au génie génétique du chloroplaste et de la production de biométhane. Par ailleurs, le développement des biocarburants à base de microalgues permettra de réduire la dépendance vis-à-vis des combustibles fossiles et de réduire les émissions de gaz à effet de serre.
