Projets ciblés du PEPR B-BEST
AlgAdvance : Nouvelles stratégies pour le développement de microalgues comme ressource renouvelable de biocarburant
Les questions abordées dans le projet AlgAdvance comprennent un volet de production de connaissances sur la capture du carbone et son métabolisme chez les microalgues, incluant le métabolisme des lipides, la division cellulaire et la résistance aux stress ; le développement de souches, y compris avec des méthodes optimisées pour tenir compte de l'acceptation sociétale (non-OGM) ; le développement de stratégies pour identifier et contrôler les facteurs limitant les performances après transfert à une échelle pilote, avec un accent particulier sur l'adaptation à l'exploitation en extérieur ; et enfin des cycles d'analyses de laboratoire-à-pilote et de pilote-à-laboratoire pour mieux comprendre les limites des systèmes biologiques et des processus.
Responsable du projet : Eric MARECHAL, CEA
Date de démarrage : 15/02/2023
Amaretto : Approche combinant outils Analytiques et apprentissage Machine pour identifier des mArqueurs et prédire la RéacTiviTé de la bioMasse en hydrolyse enzymatique
L'objectif du projet proposé est de combiner les compétences d'experts dans les domaines de l'analyse et de la science des données pour identifier des marqueurs de réactivité de l'hydrolyse enzymatique et proposer un modèle permettant de prédire la réactivité d'une biomasse lignocellulosique de diverses origines en hydrolyse enzymatique. Pour relever ce défi, le projet propose d'intégrer des données analytiques hétérogènes et multi-échelles avec des méthodologies d’exploitation des données. Trouver la bonne synergie entre les différentes méthodes d'apprentissage (chimiométrie, apprentissage profond et machine) sera la clé de la réussite de ce projet pour proposer les meilleures performances prédictives.
Responsable du projet : Agnès LE MASLE, IFPEN
Date de démarrage : 01/06/2023
COLLIMATOR : Contrôler le métabolisme pour stabiliser et optimiser la production
Le projet permettra : i) de concevoir une régulation génétique autonome, assistée ou contrôlée par l'utilisateur du métabolisme microbien dans les bioréacteurs, ii) de construire divers types de capteurs capables de lire les paramètres des cellules ou des espèces et iii) de contrôler, en temps réel, les orientations métaboliques des micro-organismes à l'aide de déclencheurs externes utilisables dans les bioréacteurs industriels. Une partie du projet sera consacrée à la conception et à la construction de bioréacteurs pouvant être pilotés par de multiples paramètres, en vue de leur utilisation éventuelle dans l'industrie. Ils seront également capables d'échantillonner instantanément diverses données physiques, chimiques ou biologiques provenant de l'analyse en temps réel de paramètres cellulaires tels que la taille, l'état métabolique, l'état de croissance, etc. ou la composition du milieu.
Responsable du projet : Gilles TRUAN, INSA Toulouse
Date de démarrage : 01/03/2023
ElectroMIC : Optimisation du réseau métabolique d'une communauté microbienne assistée par électrochimie pour la bioraffinerie de déchets organiques
Pour la production, à partir de déchets organiques, de produits organiques à plus haute valeur ajoutée pour des applications en chimie verte, les technologies électrochimiques microbiennes présentent un avantage essentiel pour relever les défis des bioraffineries environnementales : l'oxydation des flux de déchets contaminés utilisés comme matières premières peut être physiquement séparée de la synthèse des produits chimiques biosourcés. ElectroMIC propose de se concentrer sur la production de molécules à plus haute valeur ajoutée, que celle de l’acétate déjà démontrée par ces mêmes partenaires, et de lever ce verrou technologique en tirant davantage parti de la structure compartimentée et modulaire des technologies électro-microbiennes.
Responsable du projet : Théodore BOUCHEZ, INRAE
Date de démarrage : 01/05/2023
FillingGaps : La biomasse à toutes les échelles pour comprendre ses propriétés
L'hypothèse principale du projet FillingGaps est que certains marqueurs structuraux de la biomasse, insuffisamment étudiés, pourraient être des éléments clés pour comprendre le comportement de la biomasse au cours de sa transformation. Ainsi, l'objectif de ce projet ciblé est de développer des approches multi-échelles, pour des espèces de biomasse représentatives, afin d'établir des relations entre les échelles dans le but de mettre en évidence les marqueurs des propriétés et de la réactivité de la biomasse. Cela nécessitera l'application et le développement d'outils de caractérisation de haut niveau qui fourniront des informations à des échelles complémentaires. La stratégie proposée conduira également au développement de nouvelles méthodes pour coupler les échelles et intégrer les informations, pour finalement proposer des modèles virtuels de réactivité de la biomasse.
Responsable du projet : Gabriel PAËS, INRAE
Date de démarrage : 01/06/2023
FURFUN : Fonctionnalisation de dérivés furaniques pour la synthèse de bioproduits
L’objectif de ce projet est de trouver de nouvelles technologies catalytiques pour les dérivés furaniques C-fonctionnalisés ; de concevoir des voies catalytiques pour l’ouverture des noyaux furaniques afin d’accéder à des alcools aliphatiques, ou des amines, de rechercher des catalyseurs/technologies plus performants pour l’hydrogénation, l’amination ou l’oxydation des dérivés furaniques. Toutes ces innovations devraient améliorer la diversité et la complexité moléculaires qui peuvent être créées à partir de dérivés furaniques, et ainsi augmenter le portefeuille, ainsi que les performances, de dérivés furaniques biosourcés. La toxicité des dérivés furaniques sera également évaluée au cours du projet sur des représentants sélectionnés de chaque portefeuille, car elle a été identifiée comme un risque pour la mise en œuvre industrielle future.
Responsable du projet : Catherine PINEL, CNRS
Date de démarrage : 01/02/2023
Galaxy-BioProd : Portail opérationnel pour la production de produits biosourcés
L'objectif de ce projet ciblé est de fournir des outils et des ressources génériques et partagés pour concevoir, exécuter et suivre les projets des différents axes du PEPR B-BEST. À cette fin, un portail centralisé fournira des outils logiciels ainsi que des ressources de calcul et de stockage. Au-delà des besoins du PEPR B-BEST, le système d'exploitation et de suivi proposé minimisera les temps et les coûts de développement en R&D. En particulier, seront intégrés des données et plateformes robotiques pour accélérer le développement des (bio)catalyseurs, de la bioingénierie de souches et des (bio)procédés associés. Un tel système n'existe pas encore et, au-delà du projet actuel, devrait également impacter les communautés scientifiques de la biologie de synthèse, de la biocatalyse et des biotechnologies industrielles. Les outils et ressources informatiques développés et déployés dans le cadre du projet Galaxy-BioProd seront standardisés selon les principes FAIR (Findability, Accessibility, Interoperability and Reusability). Pour faciliter la FAIRification des données et des logiciels et offrir une solution facile à utiliser par tous, le système de gestion de workflows Galaxy sera utilisé.
Responsable du projet : Jean-Loup FAULON, INRAE
Date de démarrage : 01/06/2023
MAMABIO : Méthodologies d’apprentissage machine pour la simulation accélérée et prédictive à l’échelle atomique de la transformation de molécules biosourcées
Les réactions de transformation de molécules biosourcées jouent un rôle essentiel dans la transition énergétique actuelle, de même que les outils numériques requis pour le développement de l’Industrie 4.0. Le projet MAMABIO est au carrefour de ces deux enjeux, dans la mesure où son objectif est de proposer des méthodologies numériques accélérées, afin de construire des modèles cinétiques à haut potentiel prédictif, dans l’objectif final de développer des procédés de transformation de la biomasse efficients. En pratique, nous avons retenu une réaction modèle d’intérêt pratique, consistant en la déshydratation de butanols catalysée par des zéolithes et par l’alumine, en raison de son importance dans le contexte de la transformation de molécules biosourcées.
Responsable du projet : Céline CHIZALLET, IFPEN
Date de démarrage : 01/06/2023
NANOMACHINES : Complexes multi-enzymatiques pour la transformation contrôlée de biomasse lignocellulosique
Le projet Nanomachines a pour objectifs de répondre à la question fondamentale du mécanisme des synergies enzymatiques au cours de la dégradation de la biomasse lignocellulosique et de combler le fossé entre la caractérisation des enzymes et la conception de cocktails enzymatiques adaptables à différentes biomasses. Le projet prendra en compte les principales enzymes impliquées dans la déconstruction de la biomasse lignocellulosique, à savoir des glycosides hydrolases, des carbohydrates estérases et des enzymes dites auxiliaires. L’originalité de notre approche repose sur l'exploration d'une grande quantité de séquences protéiques disponibles dans les bases de données afin de caractériser et de mettre en œuvre ces trois classes d'enzymes ensemble de manière contrôlée, en recherchant des enzymes stables, compatibles avec des procédés industriels. Après sélection d’une large gamme d’enzymes de chacune des trois classes, nous proposons de tester toutes les combinaisons possibles, en utilisant différentes méthodologies dont la spectrométrie de masse à haut débit, générant ainsi un haut niveau d'information en termes de variation de produits de digestion et d’efficacité enzymatique sur la dégradation de la biomasse lignocellulosique. Ces combinaisons d’enzymes seront utilisées pour créer des nanomachines optimisées, conçues pour contrôler la dégradation de la biomasse et guider la production de produits d’intérêt. Les nanomachines seront ensuite évaluées dans des conditions industrielles pertinentes.
Responsable du projet : Claire DUMON, INSA Toulouse
Date de démarrage : 03/04/2023
Optisfuel : Nouvelles preuves de concept pour optimiser la production de carburants durables
Le projet OptiSfuel propose de diminuer fortement les émissions globales de CO2 des procédés industriels de production de biocarburants de deuxième génération en valorisant les molécules de carbone résiduelles et en travaillant sur des réacteurs à assistance électrique. Des voies catalytiques innovantes seront également explorées pour transformer le biogaz de synthèse, contenant diverses quantités de CO2, en carburéacteur et/ou en hydrocarbure pétrochimique de valeur. Dans ce contexte, ce projet vise à développer des stratégies innovantes pour améliorer l'étape de fermentation de la production de biocarburants dans la bioraffinerie, développer de nouvelles alternatives catalytiques, biocatalytiques et technologiques pour la valorisation des effluents gazeux (CO/CO2/H2) et proposer de nouvelles stratégies pour la valorisation de la lignine. Avec ces objectifs clairs, nous explorerons de nouvelles preuves de concept pour essayer de réaliser une conversion complète des matières premières afin de produire des carburants avancés avec les rendements les plus élevés (en masse et en énergie).
Responsable du projet : Fadhel BEN CHAABANE, IFPEN
Date de démarrage : 01/11/2022
Tbox4BioProd : Une boîte à outils génétique pour optimiser l’allocation des ressources dans les systèmes de bioproduction unicellulaires et multicellulaires
Les obstacles scientifiques et technologiques à l'exploitation du plein potentiel de la bioproduction sont souvent liés à l'incompatibilité entre le châssis cellulaire et le produit ciblé, à des problèmes de toxicité dus à la charge cellulaire et aux inducteurs chimiques, ainsi qu’à l'absence de contrôle fin du processus de production dans de grands bioréacteurs. Par ailleurs, la surproduction de composés d’intérêt au sein de microorganismes génétiquement modifiés entraîne une réduction du taux de croissance et de la capacité de production cellulaire. L'intégration d'un grand nombre de fonctions dans un seul organisme nécessite alors un compromis entre le coût (de la synthèse de protéines fonctionnelles) et l'avantage populationnel lié à l'expression de ces fonctions. Tbox4BioProd relèvera ces défis de mise en œuvre d’une ingénierie microbienne robuste pour accroître la productivité globale des industries biosourcées en fournissant une boîte à outils de dispositifs génétiques pour l'ingénierie des génomes, la régulation dynamique, la compatibilité entre espèces, la biodétection, l'établissement et le maintien de consortia microbiens et la stabilité évolutive à long terme.
Responsable du projet : Jules MATTHIEU, INRAE
Date de démarrage : 01/05/2023
