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Les OGM au secours des agrocarburants ?

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Les récentes études d'une équipe américaine sur des champignons capables de dégrader le xylose laissent entrevoir de bons espoirs pour les biocarburants, avec un procédé qui n'entre pas en concurrence avec la filière alimentaire.

Un gène inculquant à un champignon la capacité de digérer le xylose a été implémenté chez Saccharomyces cerevisiae (photo) afin d'augmenter le rendement de production du bioéthanol.

Pour faire du bioéthanol, la méthode consiste à laisser des bactéries décomposer la matière organique en éthanol. C'est la fermentation éthylique. Elle a lieu en présence de sucre et produit de l'alcool éthylique ou éthanol.

La filière des agrocarburants est mise à mal depuis ses débuts parce qu'elle entre en conflit avec la filière alimentaire concernant la matière première utilisée, et parce qu'elle n'est pas si durable que ce que l'on souhaiterait. D'où l'importance d'en améliorer les rendements.

C'est dans cette optique que l'équipe de recherche emmenée par Dana Wohlbach, de l'université du Wisconsin, a prospecté de nouvelles méthodes. Et la transgénèse - l'élaboration d'OGM - semble être une technique intéressante.

La levure à pain impuissante face au xylose

Saccharomyces cerevisiae est un champignon qu'on connaît mieux sous le nom de « levure à pain » ou encore « levure à bière ». C'est à ce micro-organisme qu'il faut penser quand on sirote une bière ou qu'on déguste une tartine de pain.

Au-delà des boulangers et des brasseurs, ce champignon intéresse également les industriels puisqu'il est le maillon indispensable à la chaîne de fabrication du bioéthanol. C'est lui qui convertit le glucose en alcool.

Mais il y a un hic : si S. cerevisiae est relativement efficace pour transformer le glucose (C6H12O6) en éthanol (CH3CH2OH), il est en revanche incapable de catalyser les pentoses (sucre à cinq atomes de carbone, de type C5H10O5), comme le xylose.

Deux champignons capables de digérer le xylose

Or le xylose est assez abondant dans la matière organique et notamment dans l'écorce du bois. Les enzymes nécessaires à la digestion du xylose étaient tirées de Pichia stipitis, un autre champignon, et assimilées par S. cerevisiae afin de rendre ce dernier capable de digérer le xylose. Mais ce processus montre des faiblesses dans certaines conditions atmosphériques. Il fallait donc trouver un moyen d'améliorer le rendement de la décomposition de ce sucre, et c'est ce que l'équipe de chercheurs, qui publie ses résultats dans Pnas, est parvenue à faire.

La solution vient de Spathaspora passalidarum et Candida tenuis (qui porte en l'occurrence très bien son nom de genre). Ou plutôt de leurs gènes. Ces deux organismes ont élu domicile dans le système digestif des scarabées xylophages. Ces champignons ont la capacité de digérer très efficacement le xylose présent dans la cellulose des arbres, pour ensuite fournir des nutriments aux scarabées.

Consommation de xylose par le champignon Saccharomyces cerevisiae avec le gène CtAKR (violet) ou sans (gris). © Wohlbach et al., 2011 - traduction Futura-Sciences

Génomique comparative pour identifier le gène

Les chercheurs ont donc confronté le génome de ces champignons à ceux d'autres champignons capables de digérer le xylose afin d'identifier les gènes qui sont à l'origine de cette faculté. Ils ont alors isolé ces gènes (CtAKR) puis les ont insérés dans le génome de S. cerevisiae. Ils ont ainsi pu observer que le rendement de la dégradation du xylose - et donc de production d'éthanol - augmentait (voir graphique ci-dessus).

Ces recherches pourraient s'avérer particulièrement intéressantes puisque la matière végétale utilisée lors de ce procédé n'est pas utilisée par la filière alimentaire (il s'agit principalement de bois et d'écorce), contournant ainsi un des gros défauts de la filière des agrocarburants.

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