Etude de la délignification anaérobie des parois végétales
Auteur / Autrice : | Marion Holmiere |
Direction : | Henri-Pierre Fierobe, Nicolas Vita |
Type : | Projet de thèse |
Discipline(s) : | Biologie-Santé - Spécialité Microbiologie |
Date : | Inscription en doctorat le 02/10/2023 |
Etablissement(s) : | Aix-Marseille |
Ecole(s) doctorale(s) : | Ecole Doctorale Sciences de la Vie et de la Santé |
Partenaire(s) de recherche : | Laboratoire : LCB - Laboratoire de Chimie Bactérienne |
Equipe de recherche : LCB - Cellulosomes and plant polymers degradation |
Mots clés
Résumé
La bactérie Ruminiclostridium cellulolyticum occupe divers biotopes anaérobies où s'accumulent des débris végétaux essentiellement constitués de parois végétales qu'elle dégrade. Ces dernières sont constituées de fibres de cellulose enchâssées dans un réseau de polysaccharides hétérogènes formant l'hémicellulose, le tout baignant dans une gangue formée d'un polymère de composés aromatiques appelé lignine. La dégradation extracellulaire de la cellulose et de l'hémicellulose est assez bien connue : elle repose sur de grands complexes multi-enzymatiques appelés cellulosomes, qui génèrent des oligosaccharides qui sont ensuite importés et utilisés par la bactérie. En revanche la manière dont R. cellulolyticum (et les autres bactéries anaérobies dégradant les parois) parvient à dégrader, au moins en partie, la lignine pour accéder aux polysaccharides est totalement inconnue. Cependant il fait nécessairement appel à des enzymes différentes de celles produites par les organismes aérobies (laccases, peroxydases ) qui pour dépolymériser la lignine, utilisent des espèces réactives de l'oxygène. Le projet de thèse vise donc à identifier et caractériser les acteurs de la « délignification » anaérobie chez notre bactérie mésophile modèle, ainsi que deux bactéries anaérobies dégradant les parois végétales mais thermophiles récemment isolées. La stratégie consiste à réaliser des cultures des bactéries sur des substrats dépourvus de lignine ou au contraire lignifiés à différents degrés. Des analyses transcriptomiques (RNAseq) ont déjà été effectuées pour identifier les gènes qui sont fortement exprimés uniquement lorsque la lignine est présente chez la bactérie Ruminiclostridium cellulolyticum ce qui a permis d'identifier une 15aine de cibles. La même stratégie devra être appliquées aux deux autres bactéries citées plus haut. Les protéines/enzymes des différentes bactéries seront alors surproduites chez un hôte approprié puis purifiées. L'étude de leur activité sur différents types de lignine (naturelle, commerciale, industrielle) sera alors menée en collaboration avec deux laboratoires INRAE (à Marseille et Versailles) spécialistes de la lignine. Cette étude peut mener à la découverte d'une toute nouvelle classe d'enzymes capables de dépolymériser la lignine en l'absence d'oxygène, via des mécanismes probablement inédits. Ce type d'enzymes peut aussi avoir des applications biotechnologiques dans divers domaines comme la production de biocarburants de seconde génération à partir de résidus agricoles car la lignine nuit assez fortement à l'efficacité de ces procédés.