Etude de l'organisation des lignines, du réseau polysaccharidique et des complexes lignines-polysaccharides des parois de graminées – MAGIC

En Mars 2007, le Conseil Européen a fixé comme objectif une incorporation de 10% de biocarburants dans les carburants. Un tel objectif ne pourra être atteint que si les biocarburants de seconde génération sont rapidement effectifs. Il devient donc impératif de lever au plus vite les verrous technologiques qui limitent l'utilisation de la biomasse lignocellulosique. Pour améliorer la globalité du process il est nécessaire de comprendre les facteurs clé qui gouverne l'accessibilité des enzymes à la cellulose au sein des parois végétales. La plupart des ressources bioenergétiques sont de sgraminées. C'est pourquoi notre projet se focalise sur l'étude des spécificités structurales des parois de graminées en utilisant le maïs comme modèle. La majorité des études passées concernent des plantes dicotylédones ou des gymnospermes en raison de l'impact négatif de la lignification pour l'industrie papetière. Aujourd'hui, l'usage optimal conventionnel (fourrages) ou innovant (bioéthanol ex-lignocelluloses) de ressources agricoles abondantes représentées par les parois lignifiées de graminées requiert une étude approfondie ciblée sur les spécificités de ces parois aussi bien en terme de lignines que de polysaccharides. Ces parois présentent en effet des spécificités qui limitent le transfert des informations obtenues sur des espèces non graminées. L'une de ces spécificités concerne la présence d'acides p-hydroxycinnamiques greffés sur les lignines. Parmi ces constituants, l'acide férulique porté par les arabinoxylanes sert d'amorce à la lignification et ponte lignines et hémicelluloses. L'acide p-coumarique acyle spécifiquement certaines sous-unités des lignines (unités S). Cette acylation est susceptible d'orienter structure, conformation et capacité d'assemblage du polymère final. Malgré leurs conséquences potentielles sur les propriétés des parois, de nombreuses questions se posent sur l'impact des acides p-hydroxycinnamiques sur la lignification des graminées. Nous proposons de mener à bien la première étude associant analyse biochimique des parois in vivo, modélisation moléculaire et synthèse de lignines in vitro pour élucider les spécificités structurales des parois de graminées et en comprendre l'impact sur les propriétés de ressources agricoles lignocellulosiques abondantes. Le projet met l'accent sur la dynamique du processus de lignification. Il s'appuie sur la génétique du maïs, choisi comme plante modèle des graminées, et implique le développement d'une stratégie d'analyse des associations lignines-polysaccharides. Des lignées de maïs sélectionnées en fonction de leur digestibilité variable permettront de mettre à jour, d'isoler et d'identifier certaines structures clé de la paroi des graminées. Les mécanismes gouvernant la mise en place de ces structures seront élucidés en modélisant la biosynthèse des lignines in vitro, avec suivi cinétique des oligomères formés par oxydation péroxydasique des alcools précurseurs, étude complémentaire d'une étude de la plante à différents stades de lignification. Les informations ainsi obtenues alimenteront les études de modélisation moléculaire par lesquelles nous prétendons accéder à l'organisation spatiale du réseau ligneux dans la matrice polysaccharidique. Grâce à cette approche pluridisciplinaire, nous espérons montrer dans quelle mesure et par quels mécanismes les spécificités structurales des graminées orientent l'organisation du réseau ligneux et déterminent les propriétés d'usage des parois lignifiées.