DS03 - Stimuler le renouveau industriel

Découverte de nouvelles déshalogénases microbiennes par criblage fonctionnel microfluidique – dehalofluidX

Résumé de soumission

La biosphère microbienne représente le plus large réservoir de nouveaux catalyseurs pour l'application industrielle. Il demeure cependant largement inexploré, et une très grande majorité de gènes détectés par séquençage métagénomique restent de fonction inconnue. En prenant pour exemple la déshalogénation, une fonction regroupant un ensemble de types enzymatiques variés à fort potentiel biotechnologique, dehalofluidX vise à lever un verrou technologique des approches métagénomiques actuelles, à savoir que la découverte de catalyseurs véritablement nouveaux demande des approches basées sur la recherche de fonction et non sur des similarités de séquence.

DehalofluidX est un projet de recherche collaboratif de 36 mois associant 3 partenaires de 3 laboratoires français apportant chacun un domaine d’expertise complémentaire : la déshalogénation microbienne, la microfluidique, et les technologies "omiques" et en particulier la protéomique. Le concept de criblage à haut-débit par microfluidique proposé par dehalofluidX exploite la baisse de fluorescence ("quenching") par les ions halure dans des gouttelettes eau-en-huile pour détecter la déshalogénation. Cette approche est généralement applicable à tous les composés halogénés, et permettra de détecter les déshalogénases correspondantes. Elle ne requiert pas la croissance sélective des organismes déhalogénants recherchés, et cible ainsi une plus grande diversité de déshalogénases que celle à laquelle les approches de bioprospection utilisées jusqu’ici donnaient accès.

DehalofluidX est organisé en 3 tâches expérimentales : i) Criblage direct en microgouttelettes basé sur l’activité (validation du pipeline de criblage microfluidique ; isolement de bactéries déshalogénantes à partir d’échantillons environnementaux ; ii) Traitement des cellules sélectionnées (en distinguant organismes cultivables, faiblement cultivables et non-cultivables ; caractérisation phylogénétique et protéomique ; repérage par PCR des déshalogénases déjà connues) ; et iii) Caractérisation des catalyseurs nouvellement identifiés (analyse des régions génomiques de la déshalogénation ; caractérisation enzymatique).

DehalofluidX répond parfaitement aux attentes de l’axe 3 du Défi 3 de l’ANR, tant par son apport en nouvelles connaissances fondamentales que par les avancées technologiques en rupture qu'il propose pour découvrir de nouveaux biocatalyseurs à vocation industrielle. DehalofluidX est aussi en adéquation avec la Stratégie Nationale de Recherche (usine verte, orientation 12) et en lien direct avec le Programme d'Investissements d'Avenir par son partenaire DRB, membre du LabEx netRNA.

L'expertise importante des partenaires du projet sur tous les aspects du travail proposé est un atout majeur réduisant les risques pour le succès du projet. Les prérequis pour une approche microfluidique basée sur l'émulsification en gouttelette eau-en-huile (stabilité des gouttelettes ; maintien du lien phénotype-génotype ; sensibilité du signal), sur la thématique de dehalofluidX, ont déjà été validés par des expériences préliminaires de l'extinction de fluorescence par les ions halure en présence de composés halogénés. De plus, une analyse approfondie de chaque étape du pipeline a permis d'identifier les risques associés ainsi que différentes solutions de repli.

Les retombées scientifiques et technologiques du projet envisagées sont très prometteuses : i) Identification de nouveaux biocatalyseurs utilisables en chimie verte et en bioremédiation ; ii) Preuve de concept d'un pipeline microfluidique à haut-débit innovante pour la découverte de nouveaux catalyseurs, généralement applicable à d’autres fonctions enzymatiques. D’un point de vue économique, les nouvelles enzymes obtenues et leurs dérivés feront l'objet de brevets et de licences gérées par la SATT Conectus, structure de transfert technologique pour l'Université de Strasbourg.

Coordinateur du projet

Monsieur Stéphane Vuilleumier (Génétique moléculaire, génomique et microbiologie)

L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.

Partenaire

GMGM Génétique moléculaire, génomique et microbiologie
Architecture et Réactivité de l'ARN
CEA/DRF/JOLIOT/SPI/Li2D Laboratoire Innovations technologiques pour la Détection et le Diagnostic

Aide de l'ANR 443 806 euros
Début et durée du projet scientifique : novembre 2017 - 36 Mois

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