Caractérisation d'enzymes fongiques dégradant les parois végétales et complémentation du sécrétome de Trichoderma reesei

par Laetitia Poidevin

Thèse de doctorat en Microbiologie moléculaire et biotechnologie

Sous la direction de Eric Record.

Soutenue en 2010

à Aix-Marseille 1 , en partenariat avec Université de Provence. Section sciences (autre partenaire) .

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Résumé

La conversion biologique de la lignocellulose en éthanol est une tache complexe. L'approche consiste à extraire les sucres fermentescibles de la cellulose avant de les convertir en éthanol. Actuellement, l'hydrolyse de la biomasse est réalisée en utilisant les enzymes de Trichoderma reesei. Une voie importante pour la réduction des coûts de production repose sur la complémentation du sécrétome de ce champignon. C'est pourquoi le projet de recherche de cette thèse a pour but d'identifier de nouvelles enzymes provenant d'autres champignons qui peuvent améliorer l'efficacité d'hydrolyse de T. Reesei. Si l'estérase de Piromyces equi semle plus adaptée pour des applications pharmaceutiques que pour la production de bioéthanol, le criblage génomique de Podospora anserina a permis de caractériser trois nouvelles enzymes de famille GH6 dont une s'est révélée très active dans les conditions d'hydrolyse. Les enzymes de famille GH61 clonées n'ont cependant pas montré d'activité lors des différentes analyses. De plus, aucune synergie d'action avec les enzymes GH6 ou les enzymes T. Reesei n'a pu être montrée. La deuxième approche, un criblage fonctionnel des sécrétomes de P. Anserina a en revanche conduit à l'obtention de cocktails de protéines montrant des activités complémentaires à T. Reesei. En effet, un des principaux résultats est une amélioration de 17% du taux d'hydrolyse, ce qui ouvre la voie à des investigations plus approfondies sur la ou les enzyme(s) responsable(s) et le développement de nouveaux mélanges enzymatiques efficaces.

Résumé

Biological conversion of lignocellulose to ethanol is a complex task. The approach consists in extracting the fermentable sugars from cellulose before converting them to ethanol. To date, the enzymatic hydrolysis of biomass involves enzymes from the filamentous fungus Trichoderma reesei. A promising way to reduce the bioethanol production cost implies the complementation of the T. Reesei enzyme cocktail. Therefore, the present work aimed to identify new enzymes from other fungi able to improve the hydrolysis efficiency of T. Reesei enzymes. While the esterase EstA from Piromyces equi seems to be better adapted for pharmaceutical applications than for bioethanol production, genomic screening of Podospora anserina allowed the characterization of three new interesting family GH6 enzymes. One of them proved to be very active under enzymatic hydrolysis conditions. However, the cloned family GH61 enzymes were not active under any of the conditions tested. Moreover, no synergistic interaction with family GH6 or T. Reesei enzymes could be shown. In a second approach, a functional screening of P. Anserina secretomes led to the identification of enzymes mixtures able to complement T. Reesei. Indeed, an improvement of lignocellulose hydrolysis by 17% was achieved opening the way for more detailed investigations on the responsible enzyme(s) and the development of efficient cellulolytic enzyme mixtures.