Approche multi-échelle du suivi dynamique de la déconstruction de la biomasse lignocellulosique (DYNADECOL)

par Amandine Leroy

Projet de thèse en Biotechnologies

Sous la direction de Gabriel Paes et de Fabienne Guillon.

Thèses en préparation à Reims , dans le cadre de École doctorale Agriculture, Alimentation, Biologie, Environnement, Santé , en partenariat avec Fractionnement des agro-ressources et environnement (laboratoire) depuis le 30-09-2018 .


  • Résumé

    La déconstruction enzymatique de la biomasse lignocellulosique est encore limitée par l'efficacité imparfaite de l'hydrolyse des polysaccharides. Afin de déterminer les facteurs chimiques et structuraux qui gouvernent l'hydrolyse, la caractérisation des substrats à différentes échelles spatiales s'avère nécessaire en combinaison avec une approche de suivi temporel. En effet, la récalcitrance de la lignocellulose s'établit au niveau des polymères, des cellules et des tissus avec une variabilité importante. L'approche du projet consiste en la sélection d'échantillons contrastés d'une graminée modèle (tige de maïs) pré-traités ou non par un procédé hydrothermique standard hydrolysant les hémicelluloses. Ces échantillons seront ensuite hydrolysés par des cocktails cellulasiques commerciaux complétés ou non avec des enzymes oxydatives ciblant la cellulose agissant en synergie avec les cellulases. Le suivi dynamique de l'hydrolyse des échantillons par des approches spectrales, structurales et chimiques va permettre d'intégrer différents types d'informations, pour déterminer leurs inter-relations et surtout leur impact quantitatif sur l'hydrolyse. Les résultats obtenus devraient permettre de favoriser le choix des pré-traitements et des types d'activités enzymatiques. Ce projet de thèse sera réalisé sous la co-tutelle du laboratoire FARE à Reims et du laboratoire INRA BIA à Nantes (le doctorant passera 50% de son temps dans chaque laboratoire). Ces laboratoires travaillent sur la déconstruction de la biomasse lignocellulosique et son aptitude aux transformations biotechnologiques avec des outils et approches de pointe et complémentaires en microscopies, spectroscopies, biochimie et physico-chimie. Ils ont participé et sont impliqués dans différentes projets nationaux dédiés à la caractérisation de la biomasse lignocellulosiques (projets ANR Funlock 2014-2018, projet FUTUROL 2009-2017). Le projet de thèse s'appuie donc sur une expertise reconnue et unique en France, ce qui est une vraie chance pour le doctorant de réaliser une thèse de doctorat de haut niveau tout en tissant un réseau de compétences d'excellence.

  • Titre traduit

    Multi-scale approach for dynamic monitoring of lignocellulosic biomass deconstruction (DYNADECOL)


  • Résumé

    Enzymatic deconstruction of lignocellulosic biomass is still limited by the relative low efficiency of polysaccharide's hydrolysis. In order to determine the chemical and structural factors that control hydrolysis, substrate characterization at different spatial scales is essential in combination with a time-course approach. Indeed, lignocellulose recalcitrance originates from the polymer, cell and tissue levels with a high variability. The project aims at preparing contrasted samples of a grass model (maize stem) pretreated or not by a standard hydrothermal process hydrolyzing the hemicelluloses. These samples will then be hydrolyzed by commercial cellulasic cocktails completed or not with oxidative enzymes targeting cellulose and acting in synergy with cellulases. The dynamic monitoring of samples hydrolysis by spectral, structural and chemical approaches will allow to integrate different types of information, to determine their inter-relations and their quantitative impact on hydrolysis. The results obtained should make it possible to favor the choice of pre-treatments and types of enzymatic activities.