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Des enzymes pour booster les biocarburants

Des chercheurs financés par l'UE ont identifié une nouvelle génération d'hydrolases thermostables. Ces dernières présentent de meilleures performances que les enzymes actuelles pour un ensemble de processus industriels comme le blanchiment de la pâte à papier, l'exploitation pétrolière et des processus utilisés dans le domaine du textile et de l'alimentation.
Des enzymes pour booster les biocarburants
La catalyse est importante dans de nombreux processus industriels, accélérant le déroulement d'une réaction chimique et réduisant l'énergie nécessaire à son déroulement. Les enzymes sont aussi une alternative «verte» prometteuse aux catalyseurs de synthèse, et pourtant très peu sont produites à l'échelle industrielle. Trouver ou générer des enzymes qui sont stables aux très hautes températures nécessaires présenterait une large gamme de bénéfices.

La recherche d'enzymes résistantes à la chaleur a donné une impulsion au projet HOTZYME (Systematic screening for novel hydrolases from hot environments), financé par l'UE. Des chercheurs ont utilisé des méthodes d'analyse métagénomique de pointe pour prévoir la fonction de protéine des génomes collectifs de microbes dans leurs environnements naturels. Le pool génétique d'intérêt provenait de microbes vivant dans des environnements terrestres chauds qui ont été explorés à la recherche d'hydrolases. Ces enzymes catalysent l'hydrolyse (la coupure) d'une molécule en y ajoutant des groupes d'hydrogène et d'hydroxyle.

Les partenaires du projet ont observé des activités de dégradation enzymatique prometteuses dans certains isolats récupérés dans des environnements chauds. Ils ont notamment isolé une souche de Thermus capable de dégrader le xylane à haute température, ainsi qu'un thermoanaérobacter résistant aux époxydes. Ils ont également obtenu deux autres métagénomes à partir des prélèvements.

De plus, un système de classement des protéines et un système de suivi des prélèvements, des souches et des bibliothèques ont été conçus. Les scientifiques ont mis au point plusieurs méthodes de dépistage rapide des lactonases et des hydrolases. Ils ont cloné ces enzymes et caractérisé leur activité fonctionnelle et leur spécificité pour un substrat. Enfin, ils ont construit huit bibliothèques d'expression et les ont soumises à un dépistage fonctionnel à la recherche de nouvelles hydrolases.

Le consortium a identifié une nouvelle cellulose qui peut être appliquée à la production de bioéthanol à base de biomasse et à l'industrie de la pâte à papier. Elle présente des bénéfices environnementaux considérables en se substituant aux combustibles fossiles, réduisant ainsi l'augmentation des émissions de gaz à effet de serre dans l'atmosphère (en particulier le dioxyde de carbone) et améliorant la qualité de l'air. La protéase hyperthermostable identifiée à partir du nouveau génome de Thermococcus présente un potentiel significatif pour le développement de poudre à laver et la production d'aliments pour animaux.

Le projet HOTZYME a fourni des informations sur l'existence d'enzymes plus efficaces à hautes températures que celles produites par des champignons pour réaliser l'hydrolyse de la cellulose. Par ailleurs, la grande biodiversité obtenue par le consortium constitue une ressource riche pour une exploitation ultérieure. 

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Mots-clés

Biocarburant, enzymes, thermostable, hydrolases, températures élevées, analyse métagénomique