Biocatalyseurs microbiens pour la décontamination des bois traités – WoodWaste

La stratégie expérimentale consiste à développer un microcosme efficace permettant à des microorganismes fongiques et bactériens de se développer seuls ou en consortium en présence de sciure de bois traitées au cuivre et aux azoles. Ces microorganismes possèdent des propriétés intéressantes de détoxication. Ces propriétés seront évaluées par des mesures de la quantité de cuivre désorbée du bois et la proportion d'azoles dégradés. Une analyse moléculaire permettra d'identifier les protéines et molécules impliquées dans ces mécanismes de détoxication. L'objectif est de pouvoir à moyen terme développer un système en bioréacteur optimisé pour une décontamination efficace de ces bois.

Les résultats obtenus jusqu'à présent valident l'hypothèse de départ à savoir que les microorganismes choisis sont efficaces pour la détoxication du cuivre. Le microcosme a été mis en place et optimisé pour permettre une croissance optimale des champignons et bactéries. La mise au point de systèmes de dosage du cuivre et des azoles dans le bois a été réalisée. Nous avons désormais une méthodologie efficace et robuste pour suivre l'évolution de ces composés dans le matériau. Nous avons également optimisé les capacités de résistance au cuivre du champignon utilisé par des acclimations successives sur des concentrations croissantes en produit de préservation contenant cuivre et azoles.

Les perspectives sont maintenant de suivre de manière quantitative la désorption du cuivre et la dégradation des azoles à partir de bois traités et d'identifier les acteurs moléculaires responsables de ces activités.

Présentation d’un Poster au GDR Bois (Novembre 2019 à Epinal): Biocatalyseurs microbiens pour la détoxication de bois traités, présenté par Kévin Claudien.

Chaque année en France, 1,4 Mt de déchets sont produits sous forme de bois traités. Actuellement, aucune filière de recyclage n’est disponible à cause de la toxicité des composés utilisés pour la préservation du bois. L’objectif de ce projet est d’identifier et développer une nouvelle stratégie utilisant des microorganismes et/ou des enzymes microbiennes comme biocatalyseurs pour l’élimination des composés toxiques dans le bois dans le but de (i) limiter l’impact de ces molécules sur l’environnement et la santé humaine, et (ii) à terme pouvoir utiliser cette source importante de déchets comme biomasse valorisable au niveau industriel. L’hypothèse de travail est basée sur le fait que certains microorganismes isolés ou en consortium possèdent des capacités accrues de résistance aux fongicide utilisés, des systèmes enzymatiques performants pour la dégradation de molécules complexes, et la capacité de sécréter des sidérophores pour le piégeage des métaux. Le champignon modèle Phanerochaete chrysosporium a été choisi pour cette étude puisque nous avons d’ores et déjà démontré qu’il était capable de résister à la toxicité des composés cuivre/azoles. De plus, 9 souches bactériennes ont été isolées de sa mycosphère. Ces bactéries, qui coopèrent naturellement avec le champignon lors des processus de dégradation du bois, présentent des capacités accrues de détoxication de molécules toxiques et seront utilisées en tant que microorganismes « helper » pour la détoxication par P. chrysopsorium des bois contaminés. En effet, il a été décrit à plusieurs reprises qu’un consortium de microorganismes était plus efficace en bioremèdiation qu’une espèce isolée, principalement à cause De l’induction de voies enzymatiques cryptiques ou d’actions complémentaires. Les sous-objectifs du projet sont : (i) évaluer le devenir du cuivre et des azoles dans le bois après traitements, en cartographiant la quantité et la répartition des composés dans différents bois traités depuis plus ou moins longtemps (directement après imprégnation et de 5 à 15 ans après traitement), (ii) déterminer les conditions optimales (milieu de culture, souches microbiennes, caractéristiques des bois) permettant une décontamination efficace des bois par les microorganismes. Pour cela un microcosme utilisant un consortium de souches bactériennes en association avec P. chrysopsorium sera développé. (iii) identifier et caractériser les protéines et sidérophores microbiens impliqués dans le procédé de décontamination et (iiii) valider notre approche à plus grande échelle en testant les propriétés de décontamination du consortium microbien et des molécules et enzymes identifiées en bioréacteur. Ce système permettra également d’évaluer la quantité restante de polymères et extractibles dans le bois en vue d’une valorisation chimique éventuelle de ces résidus. Le consortium scientifique est composé de biologistes moléculaires, de chimistes du bois et d’un partenaire industriel, permettant une complémentarité d’expertises indispensable pour répondre aux objectifs du projet. Les résultats attendus apporteront des informations fondamentales sur les systèmes de détoxication microbiens et établiront une preuve de concept validant que les microorganismes peuvent être utilisés pour décontaminer les déchets de bois traités. Nous espérons que ce système puisse être suffisamment efficace pour être développé à grande échelle pour la mise en place d’un procédé utilisable par les industriels du bois pour valoriser leurs déchets traités.