Maïs enrichis en caroténoïdes à haute valeur nutritionnelle pour l'alimentation animale ou comme source de compléments alimentaires. – CaroMaize

Les caroténoïdes recouvrent des produits à haute valeur industrielle et commerciale, en tant que colorants alimentaires, et essentiels dans pour la diète humaine. En alimentation animale, le ß-carotène et l'astaxanthine sont respectivement des ingrédients typiques des aliments pour les volailles et les poissons. Le marché est dominé par des composés obtenus par synthèse chimique. Si des efforts ont été réalisés pour produire ces deux types de composés chez des microorganismes, à l'heure actuelle, les plantes ne sont pas utilisées en tant que source d'astaxanthine ou de ß-carotène.

Dans le projet CaroMaize, nous proposons d'utiliser le maïs en tant que plateforme de production avec un double objectif : la production de ß-carotène et d'astaxanthine proprement dite et celle d'aliments enrichis pour les animaux.
En anticipation à ce projet, deux lignées de maïs ont été produites par ingénierie métabolique pour ces deux composés. La lignée ß-carotène sera utilisée directement dans le projet, pour des essais en alimentation aviaire, tant pour la production d'oeufs que pour la chair. Par ailleurs une lignée à production accrue en astaxanthine sera générée. Celle-ci sera obtenue par l'utilisation d'un gène plus spécifique de cétolase pour accroître la conversion de zéaxanthine en astaxanthine. Cette lignée sera introduite dans une lignée riche en lipides. Après broyage des grains, un produit brut, riche en astaxanthine huileuse sera obtenu, et utilisé comme additif dans des essais d'alimentation chez le saumon. Dans toutes les expériences d'alimentation, la santé des animaux, la productivité, la pigmentation de la chair et le profil en caroténoïdes des produits seront contrôlés.

Des essais en serre et au champ sont en cours pour la lignée ß-carotène et seront étendus à la nouvelle lignée riche en astaxanthine générée pendant le projet. Ces essais au champ sont/seront menés en collaboration avec le Dr Steve Linscombe (Crawley Experimental Station, Lafayette, Louisiana, USA). Les lignées accumulatrices de ß-carotène et d'astaxanthine seront non seulement caractérisées en termes de profils en caroténoides (et métabolites associés) mais aussi soumises à une analyse intégrée aux niveaux transcriptomique, protéomique et métabolique. Cette démarche de biologie des systèmes permettra de construire une base de connaissances en termes de régulation, par comparaison aux maïs non-modifiés, pour identifier des goulots d'étranglement actuellement inconnus dans la voie des caroténoïdes chez les végétaux.

CaroMaize est un projet intégré, réunissant des niveaux d'approche allant de la génétique moléculaire chez les plantes (avec transformation multi-gènes) jusqu'aux tests d'efficacité chez l'animal en passant par des essais au champ, des démarches "omiques" (aux différents niveaux de la génomique fonctionnelle) et incluant aussi les process d'aval pour la formulation d'aliments riches en nutriments. L'intérêt industriel est illustré par l'implication active de trois partenaires privés de trois pays différents. Le premier participe aux essais d'alimentation chez le poulet et le second est en charge des essais d'alimentation chez le saumon ; la troisième entreprise est responsable de l'analyse transcriptomique.

Les bénéfices-clés attendus incluent notamment (i) la production de connaissances originales, à une échelle systémique intégrée pour une ingénierie encore plus précise et ciblée de la voie des composés liés aux terpénoïdes, tels que les caroténoïdes et la vitamine E et (ii) une double utilisation du maïs en tant que plateforme de production, tant pour des molécules à haute valeur ajoutée que pour celle d'aliments améliorés pour les animaux.