Définition des critères d'efficacité d'une hémicellulase pour l'hydrolyse de substrats lignocellulosiques complexes et insolubles

par Imen Boukari

Thèse de doctorat en Biochimie et biologie moléculaire

Soutenue en 2010

à Reims .

  • Titre traduit

    Definition of the effectiveness criteria of a hemicellulase for the hydrolysis of complex and insoluble lignocellulosic substrates


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  • Résumé

    Le développement de technologies enzymatiques constitue un enjeu majeur pour le fractionnement maîtrisé et la valorisation des ressources lignocellulosiques (biocarburants, biopolymères, synthons…). L’efficacité de ces biocatalyseurs est cependant limitée par de multiples facteurs liés à la fois à leurs caractéristiques structurales et fonctionnelles, mais également à la nature complexe de la biomasse lignocellulosique (riche en parois secondaires lignifiées). Dans le but d’identifier les paramètres clés pour une conversion efficace des hémicelluloses, constituants majeurs des lignocelluloses, nous avons centré notre étude sur l’endoxylanase (Tx-Xyl) de Thermobacillus xylanilyticus appartenant à la famille 11 des glycoside- hydrolases (GH11). Dans une approche biomimétique, nous avons étudié, l’action de la xylanase (Tx-Xyl) sur des substrats différents et de complexité croissante (hétéroxylanes isolés, assemblages de copolymères reconstitués in vitro. . . ). L’emploi de nano-composites hétéroxylanes extraits - lignines de synthèse (DHPs) nous a permis de souligner l’impact de l’agencement tridimensionnel des complexes covalents (LCC) sur la limitation de l’accessibilité des hétéroxylanes à l’enzyme. Une corrélation directe a pu, également, être établie entre l’augmentation du contenu en lignines des nano-composites et la baisse de l’activité de l’enzyme, suggérant des interactions non spécifiques directes enzyme-lignines. Par ailleurs, l’étude des interactions de Tx-Xyl avec divers acides hydroxycinamiques (p-coumarique, férulique, cafféique…) a permis de mettre en évidence un phénomène d’inhibition non compétitif de l’enzyme par ces composés phénoliques. Moyennant des outils de biologie moléculaire, nous avons développé une stratégie qui vise à modifier l’architecture protéique et/ou la spécificité de fixation de Tx-Xyl en la fusionnant via des séquences "linker" à des modules protéiques différents: le CBM1 de la cellulase Cel7A de Trichoderma reesei fixant spécifiquement la cellulose cristalline et la GFP (Green Fluoerescent Protein). Les protéines chimériques Tx-Xyl-CBM1 et Tx-Xyl-GFP obtenues sont moins efficaces sur les xylanes solubles (faible kcat) comparées à Tx-Xyl. Cependant, leurs modes d’action sur des substrats lignocellulosiques (tels que les coproduits du blé : paille et son de blé) semblent différents. En effet, des rendements d’hydrolyse légèrement augmentés sont obtenus dans le cas de Tx-Xyl-CBM1, suggérant un impact positif du CBM1 sur l’action de l’enzyme in situ, contrairement à Tx-Xyl-GFP dont la taille serait un facteur limitant sa diffusion/pénétration au sein des parois végétales

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Informations

  • Détails : 1 vol. (225p.)
  • Annexes : Bibliogr. p.200-224

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  • Bibliothèque : Université de Reims Champagne-Ardenne. Bibliothèque universitaire. Bibliothèque Moulin de la Housse.
  • Non disponible pour le PEB
  • Cote : 10REIMS011
  • Bibliothèque : Université de Reims Champagne-Ardenne. Bibliothèque universitaire. Bibliothèque Moulin de la Housse.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 10REIMS011Bis
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