Développer l'excellence en écologie virale de la digestion anaérobie – VIRALSONG

Dans un contexte de transition énergétique, l'Union européenne a fixé l’objectif de produire 35 milliards de m3 de biométhane par an à l’horizon 2030. Atteindre cette cible ambitieuse nécessitera non seulement l'installation de nouvelles usines de méthanisation, mais également une optimisation majeure de la performance et de la stabilité de celles existantes. La méthanisation est catalysée par des consortiums microbiens complexes. L'une des voies prometteuses pour améliorer les performances du procédé consiste donc à développer une conduite opératoire basée sur les communautés microbiennes. Il s’agit cependant d’un verrou scientifique fort. Grâce à l’essor des technologies de caractérisation des consortiums microbiens, telles que le séquençage à haut-débit, de nombreuses recherches sont actuellement menées pour progresser sur ce front. Cependant, l'écologie virale de la méthanisation a longtemps été négligée et a émergé seulement récemment comme un sujet important pour l'amélioration des performances des méthaniseurs : les dynamiques hôtes-virus pourraient influencer les performances du procédé par différents mécanismes, et notamment par leur effet sur les flux élémentaires. Il est donc important d’identifier les paramètres opérationnels qui pourraient jouer sur les dynamiques hôtes-virus, offrant la possibilité d’agir assez directement sur cette composante. Une autre question encore peu explorée est de déterminer le rôle possible des virus dans des dysfonctionnements opérationnels encore non-expliqués.
Pour le projet interdisciplinaire VIRALSONG, nous émettons l'hypothèse que divers facteurs abiotiques influencent directement les dynamiques hôtes-virus dans les méthaniseurs, affectant le procédé, et nous étudierons spécifiquement l’effet de la teneur en eau et de la force ionique. Ces deux paramètres doivent affecter respectivement la diffusion et l'adsorption des virus, et sont de plus pertinents d’un point de vue industriel. Nous travaillerons à différentes échelles complémentaires : microcosme, pilote et semi-industrielle. En laboratoire, en microcosmes ou pilotes, l’effet de la teneur en eau et de la force ionique sur les dynamiques hôtes-virus sera évalué finement par l’application de conditions bien contrôlées et répliquées. A l’échelle semi-industrielle, nous réaliserons le suivi longitudinal d’un micro-méthaniseur traitant des biodéchets, localisé sur le site d’un des partenaires du projet. A cette échelle, les conditions seront moins manipulables qu’en laboratoire, mais offriront un cadre plus réaliste. Elles présenteront une certaine variabilité, liée à l’optimisation en cours de la conduite de ce méthaniseur : ceci permettra d’identifier plus largement les paramètres opératoires influençant les dynamiques hôtes-virus au sein des méthaniseurs. En parallèle, nous isolerons et caractériserons des virus d’archées méthanogènes, composants clé peu étudiés des communautés microbiennes de méthanisation. Lors du projet, les connaissances biologiques générées sur ces virus d’archées méthanogènes nourriront directement les interprétations réalisées dans le contexte plus complexe de procédé. Pour VIRALSONG, nous mettrons en œuvre des techniques de pointe en écologie microbienne moléculaire, notamment du séquençage à haut-débit.
VIRALSONG sera organisé en 5 work packages interconnectés. Il sera mené par un consortium de 3 partenaires français financés (INRAE PROSE, INRAE LBE, Institut Pasteur ARVIR) et un partenaire italien non-financé (Université de Padova). Ce consortium rassemble des spécialistes reconnus en virologie, écologie microbienne, métagénomique et ingénierie des procédés de méthanisation. Une grande attention sera apportée à l’intégration scientifique tout au long du projet. Les résultats de VIRALSONG génèreront des bases scientifiques importantes pour faciliter, dans le futur, l'intégration de l'écologie virale dans les stratégies opératoires, afin d’optimiser davantage les procédés de méthanisation.