Nanomachines multi-enzymatiques pour la transformation contrôlée de la biomasse végétale terrestre

Composée majoritairement de polysaccharides et de lignines, la biomasse lignocellulosique (BLC), constitue une source abondante de carbone renouvelable pouvant remplacer des molécules issues des énergies fossiles et favoriser une économie durable. Cependant sa complexité chimique et structurale la rend difficile à dégrader. Certains microorganismes efficaces pour dégrader la BLC mettent en œuvre un large éventail d'enzymes, qui agissent pour la plupart en synergie à proximité les unes des autres et du substrat. Les cocktails enzymatiques développés in vitro mettent en œuvre des glycosides hydrolases, des carbohydrate-estérases et polysaccharides lyases. Cependant, les modes d'action et les synergies enzymatiques mis en œuvre lorsque les enzymes sont à proximité les unes des autres sont encore mal compris et donc difficiles à exploiter et optimiser. Le projet Nanomachines a pour objectif de comprendre le mécanisme des synergies enzymatiques au niveau moléculaire et permettre la conception de cocktails enzymatiques adaptables à différentes biomasses. L’originalité du projet repose sur l'exploration d'une grande quantité de séquences de glycosides hydrolases, de carbohydrates estérases et de polysaccharides lyases, d’origine fongique et bactérienne, parmi 45 familles de la base de données CAZy. Les enzymes sélectionnées seront associées de manière contrôlée et caractérisées afin d’acquérir un haut niveau d'information en termes de variation de produits de dégradation et d’efficacité sur des biomasses brutes riches en xylanes ou en pectines. A ce jour environ 700 enzymes ont été clonées suite à un travail en bioinformatique et un tiers d’entre elles ont été produites et leur activité évaluée. Une centaine d’enzymes seront sélectionnées pour être combinées et les données permettront le développement d’outils d’apprentissage automatique afin de révéler les principes qui régissent la synergie des enzymes. In fine, les combinaisons les plus prometteuses seront utilisées pour créer des nanomachines optimisées pour contrôler la dégradation de la BLC et guider la production de produits d’intérêt. Les nanomachines seront évaluées dans des conditions industrielles pertinentes pour une meilleure valorisation de la biomasse lignocellulosique.