LIGNOFRAC - Evaluation du potentiel ligninolytique bactérien pour la production de molécules aromatiques.

par Quentin Czerwiec

Projet de thèse en Sciences - STS

Sous la direction de Bernard Kurek et de Harivony Rakotoarivonina.

Thèses en préparation à Reims , dans le cadre de Ecole doctorale Sciences, technologies, santé (Reims, Marne) , en partenariat avec (FARE) Fractionnement des Agro-Ressources et Environnement (laboratoire) depuis le 05-09-2016 .


  • Résumé

    Une économie viable basée sur la transformation efficace de la biomasse lignocellulosique doit impliquer une conversion spécifique des différents composants que sont la cellulose, les lignines et les hémicelluloses. Jusqu'à présent la plupart des études se sont focalisées sur le fractionnement souvent séparé d'un des trois constituants de la biomasse lignocellulosique. A ce jour, la valorisation des lignines reste limitée. Ces polymères représentent une source abondante de molécules ou oligomères aromatiques pouvant être valorisées sous de multiples formes. Dans la nature la dépolymérisation enzymatique des lignines est réalisée essentiellement par des champignons parmi lesquels les basidyomycètes de la pourriture blanche ou brune qui décomposent le bois. En bioraffinerie, les lignines sont éliminées ou séparés des autres constituants lors de prétraitement physico-chimique. Bien que plusieurs études montrent l'intérêt de réaliser des prétraitements ligninolytiques avec des extraits enzymatiques issus de cultures fongiques ou des traitements biologiques par croissance de champignons sur les biomasses récalcitrantes, la production et la mise en œuvre d'enzymes ligninolytiques par ces micro-organismes sont loin d'être maîtrisées. La ligninolyse bactérienne est encore peu étudiée et le rôle des enzymes ligninolytiques bactériennes reste peu exploré. Plusieurs groupes bactériens possèdent des potentiels ligninolytiques non négligeables et plusieurs biocatalyseurs ont été identifiés, caractérisés et appliqués en présence de lignines ou de résidus lignifiés. Le potentiel ligninolytique des bactéries peut faire intervenir de nombreuses oxidoreductases additionnelles peu caractérisées jusqu'alors. Le projet Lignofrac vise à démontrer la faisabilité de la valorisation de l'ensemble de la biomasse lignocellulosique par voie biologique et enzymatique en mettant en oeuvre des biocatalyseurs bactériens robustes La stratégie envisagée consiste à identifier des enzymes ligninolytiques présentant différentes spécificités d'action en présence de différents substrats et qui permettra de contrôler le fractionnement spécifique des lignines en fonction des produits finaux désirés. L'étude du fonctionnement et physiologie au cours de la ligninolyse d'une bactérie présentant un potentiel important en enzymes ligninolytiques permet d'identifier des enzymes clés utilisées. Les outils biologiques identifiés seront dans un premier temps purifiés et caractérisés en présence de substrats synthétiques et confrontés à différents types de lignines pour évaluer leurs actions (criblage). Les plus actifs seront ensuite étudiés sur des substrats lignines de complexités croissantes pour évaluer leur efficacité dans les conditions de procédés de bioraffinerie.

  • Titre traduit

    LIGNOFRAC - Evaluation of the potential ligninolytique bacterial for the production of aromatic molecules.


  • Résumé

    A viable economy based on efficient transformation of lignocellulosic biomass must involve a specific conversion of the different components which are cellulose, lignins and hemicelluloses. Nowadays, evaluation of lignins remains limited. These polymers are a source of aromatic molecules or oligomers that can be recovered in several forms. In nature, the enzymatic depolymerization of lignins is mainly done by fungi, particularly white or brown basidyomycetes, which decompose wood. In the biorefinery, the lignins are eliminated or separated from other constituents during a physicochemical pretreatment. Bacterial ligninolysis is still little studied and the role of bacterial ligninolytic enzymes remains little explored. Several bacterial groups have non-negligible ligninolytic potentials and several biocatalysts have been identified, characterized and applied in the presence of lignins or lignified residues. The Lignofrac project aims to demonstrate the feasibility of the biological and enzymatic use of lignocellulosic biomass using robust bacterial biocatalysts.