Biofutur, le mensuel européen des biotechnologies

Un partenariat en faveur des polymères biosourcés

Agnès Vernet — 2013-04-16T03:00:00Z

Encore un peu marginales en France, les biotechnologies blanches s'organisent. L'Inra et Carbios s'associent ainsi pour valoriser les déchets plastiques.

L'Inra et Carbios, société auvergnate spécialiste de la chimie verte, ont signé un partenariat de 7 millions d'euros (M€) pour la valorisation des déchets plastiques et la production de polymères biosourcés compétitifs. Cet accord s'inscrit dans le cadre du projet collaboratif Thanaplast, dédié à la fin de vie des plastiques, associant autour de Carbios plusieurs partenaires académiques et industriels – le CNRS, l'Université de Poitiers, l'Inra, Deinove, Limagrain et le Groupe Barbier). Ce projet est rattaché à Toulouse white biotechnology (TWB), un démonstrateur préindustriel en biotechnologie financé par le programme des Investissements d'avenir.
Pendant 5 ans, Carbios et l'Inra, tous deux membres de TWB, partageront leurs ressources humaines et techniques, leur savoir-faire et leur expertise pour mettre au point des procédés biologiques industriels alternatifs à la chimie conventionnelle afin d'améliorer significativement la performance environnementale et économique du cycle de vie des polymères, notamment par la valorisation des plastiques en fin de vie et la production de biopolymères.
Ce partenariat mobilisera des équipes de TWB, de l'institut Carnot 3BCar et deux équipes de l'Inra conduites par Alain Marty, spécialiste en enzymologie. Ces dernières, issues de l'institut Micalis Paris et du Laboratoire d'ingénierie des systèmes biologiques et des procédés, travailleront sur la catalyse enzymatique et l'ingénierie cellulaire.
Le financement du partenariat s'intègre au budget global du consortium Thanaplast, soit 22 M€ sur 5 ans dont un soutien d'Oséo à hauteur de 9,6 M€. Initiateur et chef de file de ce projet stratégique, Carbios portera l'essentiel du budget – 15 M€ – et recevra un financement de 6,8 M€ par Oséo sur les 9,6 M€ octroyés à Thanaplast.

Source : Inra

Les écosystèmes ont leur réseau

Safi Douhi — 2013-02-18T04:00:00Z

Le CNRS, l'Inra et l'université grenobloise Joseph Fourier lance de concert un réseau de recherche dédié aux écosystèmes.

Le réseau ANAEE-Services (ANAlyses et Expérimentations sur les Écosystèmes), qui rassemble les principales plateformes françaises de recherche sur les écosystèmes, y compris ceux gérés par l'homme, a été lancé le 14 février 2013 au Muséum de Toulouse. Porté par le CNRS, l'Inra et l'Université Joseph Fourier de Grenoble, il vise à dynamiser la recherche dans des domaines tels que les interactions gène-environnement, la biodiversité, l'évolution des écosystèmes ou encore l'impact des activités humaines sur les écosystèmes. De la conception d'une expérience à la modélisation mathématique des résultats, ANAEE-Services s'articule autour de plusieurs types de plateformes permettant d'étudier la dynamique des écosystèmes en milieu naturel, semi-naturel ou contrôlé et de prévoir leur évolution face au changement climatique. Unique en son genre et doté des meilleurs dispositifs expérimentaux, il permettra aux chercheurs de répondre à des questions et de tester les hypothèses qui ne pouvaient pas être abordées auparavant.
ANAEE-Services s'articule autour de trois services : des plateformes d'expérimentation en conditions contrôlées, offertes par la très grande infrastructure de recherche des écotrons, permettent de faire varier à volonté les variables environnementales et de mesurer tous les flux de matière et d'énergie dans des enceintes fermées sont mises à disposition ; trois plateformes expérimentales en milieu semi-naturel permettent de manipuler des communautés d'organismes en conditions terrestres ou aquatiques ; une vingtaine de sites en France métropolitaine et en Guyane où peuvent être conduites des expériences sur le long terme dans des forêts, des prairies ou des cultures.
ANAEE-Services investira également dans des moyens analytiques en microbiologie. La plupart des problématiques environnementales (capture du CO₂, fertilité des sols, biodiversité et cycles biogéochimiques) ont une importante composante microbiologique qui pourra ainsi être étudiée à l'aide d'une instrumentation spécifique. Unités mobiles pour prélever et conditionner des échantillons, plateaux analytiques pour caractériser la biodiversité des microorganismes, plateaux d'imagerie dédiés à l'étude des phénotypes animaux ou végétaux, figurent parmi les outils déployés par le réseau.
Financé à hauteur de 14 millions d'euros jusqu'en 2020, le dispositif servira de pilote pour l'élaboration d'ANAEE-Europe, projet en devenir qui permettra l'étude des écosystèmes à une échelle continentale.

Source : CNRS, ANAEE

Des bactéries qui ne manquent pas d'air

Agnès Vernet — 2013-01-29T04:00:00Z

Un véritable microbiome existe dans la troposphère. Il influencerait même la météo.

Les bactéries atmosphériques font-elles la pluie et le beau temps ? C'est exactement la question que posent des recherches lancées par l'Institut technologique de Georgie, à Atlanta. Et comme il est plus compliqué d'obtenir des échantillons de la troposphère surplombant la mer qu'un prélèvement de rivière, les chercheurs ont collaboré avec la Nasa pour installer des équipements de captation sur les appareils participant au programme d'étude des ouragans et tempêtes mené au dessus de la mer des Caraïbes en 2010.
Ce partenariat a abouti à la collecte d'échantillons du microbiome de la troposphère – prélevé à environ 10 000 mètres au-dessus de la mer – en différentes situations : de beau temps, sous la pluie ou des nuages… avant et après les deux tempêtes tropicales Earl et Karl. Leur analyse, notamment par PCR quantitative et amplification des sous-unités ribosomales, a révélé que les bactéries sont une masse très importante de l'environnement atmosphérique : elles représentent environ 20 % des microparticules prélevées, soit une proportion équivalente à celle des champignons unicellulaires. Les taxons bactériens les plus fréquents sont capables d'utiliser le carbone présent dans l'atmosphère, ils sont donc parfaitement adaptés à ce milieu. On retrouve ainsi de nombreuses espèces appartenant au genre Methylobacterium – capable de métaboliser le carbone du méthane – ou Oxalobacter – qui métabolise l'oxalate.
Il semblerait aussi que les communautés bactériennes varient selon la météo. Les prélèvements issus des jours pluvieux ou successifs à un ouragan ne sont pas identiques. Les tempêtes tropicales « vaporisent », quant à elles, un grand nombre de nouvelles cellules en provenance de la côte dans l'atmosphère.
Enfin, les auteurs remarquent une certaine abondance de protéobacteries, un genre connu pour son aptitude à former des gouttes d'eau ou de la glace. Les chercheurs émettent l'hypothèse que le microbiome atmosphérique agit sur des événements météorologiques, comme la formation des nuages et, plus globalement, le cycle hydrologique. Pour y répondre, il faudra de nouveau interroger le ciel.

Deleon-Rodriguez N et al. (2013) Proc Natl Acad Sci USA,
doi:10.1073/pnas.1212089110

Un prélèvement d'air dans l'œil de l'ouragan Earl © Nasa

Carnobacterium, un genre Mars-compatible

Agnès Vernet — 2012-12-28T04:00:00Z

Capables de vivre à basse température, à faible pression et en atmosphère anoxique, certaines bactéries sont aptes à l'exploration martienne.

L'exploration des limites de la vie, la recherche astrobiologique, ne se restreint pas à d'éventuelles espèces extraterrestres mais concerne aussi les extrêmophiles terriens, en particulier ceux que l'on rencontre dans des milieux ressemblant à l'environnement martien, comme le permafrost.
C'est en étudiant les micro-organismes découverts dans un forage sibérien qu'un collectif de chercheurs, affiliés à l'Université de Floride et à l'Académie russe des sciences, a mis en évidence les aptitudes compatibles avec la vie sur Mars du genre Carnobacterium. Parmi les 10 000 colonies bactériennes mises en culture à partir d'échantillons de permafrost, 6 colonies étaient capables de croître à basse température (6 °C), à basse pression (7 mbar) et dans une atmosphère enrichie en CO₂. L'analyse de l'ADN ribosomal 16 S révèle que ces 6 souches appartiennent au genre Carnobacterium, 5 d'entre elles s'apparentent à C. inhibens et la dernière à C. viridans.
En soumettant les neuf espèces répertoriées du genre Carnobacterium (C. alterfunditum, C.divergens, C. funditum, C. gallinarum, C. inhibens, C. maltaromaticum, C. mobile, C. pleistocenium et C. viridans) à ces conditions drastiques, les astrobiologistes ont découvert qu'elles partagent toutes cette aptitude à croître dans un milieu comparable à celui de la planète rouge. Ces bactéries « Mars-compatibles » permettent d'imaginer la vie qui pourrait être découverte par Curiosity, le robot qui sillonne actuellement le sol martien. Ces espèces révèlent aussi les possibilités de contamination d'autres planètes par des espèces terriennes.

Nicholson WL et al. (2012) Proc Natl Acad Sci USA,
doi:10.1073/pnas.1209793110

Ça carbure pour Global Bioenergies

Agnès Vernet — 2012-12-11T04:00:00Z

En annonçant la découverte d'un procédé de conversion de ressources renouvelables en butadiène, Global Bioenergies signe une nouvelle réussite pour ses approches de biosynthèse des oléfines.

Et de trois ! Après l'isobutène en 2010 et le propylène il y a quelques mois, Global Bioenergies annonce la validation d'une voie métabolique qui permettra la conversion directe de ressources renouvelables, comme des végétaux, en butadiène. Cette oléfine légère est au cœur du partenariat avec Synthos, un industriel polonais spécialiste du caoutchouc, la synthèse de ce matériau étant le principal débouché du butadiène aujourd'hui.
Signé en juillet 2011, ce partenariat concerne la synthèse de butadiène via l'élaboration de procédés de fermentation. La première phase de ce partenariat, dédiée à la découverte des voies métaboliques artificielles, s'achève avec succès : plusieurs demandes de brevets ont été déposées pour protéger ces actifs biologiques.
Ainsi que le prévoit l'accord de partenariat, ce succès a déclenché le versement immédiat d'1,5 million d'euros à la biotech francilienne. Le programme entre maintenant dans sa phase de développement, à laquelle Synthos contribuera à hauteur de plusieurs millions d'euros sur trois ans.
Marc Delcourt, PDG de Global Bioenergies, raconte : « Nous travaillons résolument à créer un portefeuille de procédés de fermentation gazeuse pour convertir les ressources renouvelables en oléfines légères ». Ce résultat est aussi la validation d'une stratégie commerciale. Le partenariat assure, en effet, à la biotech le soutien financier nécessaire à ses recherches tandis que l'industriel se garantit un avantage technologique en cas de succès. Thomas Kalwat, président de Synthos, explique ainsi que « les résultats obtenus par Global Bioenergies lors de la phase de découverte sont très convaincants. Nous renouvelons notre engagement dans ce partenariat. Un procédé de bioproduction de butadiène à un prix attractif sera bénéfique pour l'environnement, permettra la fabrication d'une nouvelle génération de caoutchouc et offrira à Synthos un avantage compétitif clair. »
Mais si Global Bioenergies doit recevoir de l'industriel polonais des redevances sur le butadiène biosourcé, la biotech conserve l'exclusivité des droits pour les autres applications, notamment le nylon, certains plastiques et le latex, soit actuellement un marché supérieur à 6 milliards de dollars.

Source : Global Bioenergies

squelette carboné du butadiène
© Jü via Wikimedia Commons

La pollution sous l'œil des têtards

Agnès Vernet — 2012-11-26T06:00:00Z

La biotech française WatchFrog vient de remporter un appel à projets pour évaluer la qualité des effluents du Centre hospitalier sud francilien grâce à des animaux détecteurs de pollution.

Les établissements hospitaliers français génèrent plus de 10 % des résidus médicamenteux retrouvés dans les eaux de surface. Heureusement, ce petit monde commence à s'éveiller sur la pollution qu'il génère. Un appel à projets d'éco-industries, lancé par les ministères du Redressement productif et de l'Environnement, a ainsi été remporté par la société WatchFrog pour créer des stations de surveillance des effluents. Cette PME implantée dans la pépinière d'entreprises de Genopole, à Évry, propose des systèmes de détection et de quantification de polluants grâce à des animaux, amphibiens ou poissons, chez qui l'activation de marqueurs génétiques de perturbations endocriniennes induit l'expression de protéines fluorescentes. Ainsi, les modèles de WatchFrog « s'allument » si leur physiologie est perturbée par une ou plusieurs molécules externes.
La biotech a développé différentes lignées spécifiques des effets des polluants. Certains animaux réagissent aux perturbations métaboliques, d'autres aux variations hormonales ou génotoxiques. « Nous proposons un changement de paradigme en travaillant dans une démarche par effet et non plus par polluant », précise Gregory Lemkine, PDG de WatchFrog.
La société va ainsi développer puis coordonner la mise en place d'une station de vigilance pour surveiller et analyser les effluents du Centre hospitalier sud francilien (CHSF), situé à Genopole. « Nous prélèverons en continu un échantillon d'effluents de l'hôpital pour quantifier le risque que représentent les résidus médicamenteux pour l'environnement et la santé des écosystèmes », indique Gregory Lemkine.
Ce projet, d'un budget total de 1,35 million d'euro, démarrera début 2013 par l'analyse des effluents du CHSF. En 2014, la station entrera en fonctionnement. « L'objectif est la mise au point, fin 2015, d'une plateforme technologique que notre consortium de PME — WatchFrog, Toxem, Alyxan, Profilomic — pourra commercialiser auprès d'autres établissements de soins », espère Gregory Lemkine. Plus de 2 700 structures hospitalières sont recensées en France, autant de clients potentiels pour le groupe de PME. Pour la première fois, la France se dote ainsi d'un outil biotechnologique pour analyser son eau.

Source : Genopole/WatchFrog

Quel champion pour le biocarburant ?

Agnès Vernet — 2012-11-23T06:00:00Z

Si les bactéries sont les traditionnelles gagnantes des compétitions industrielles, pour la synthèse des biocarburants rien n'est joué.

Dans la course aux biocarburants, les champignons, les bactéries, et les micro-algues se disputent la première place, c'est-à-dire la responsabilité du prétraitement. Cette étape, qui est l'objet d'une attention particulière par les industriels, consiste à libérer des sucres simples par la digestion de la biomasse. Sucres qui sont ensuite fermentés afin de produire du biodiesel.
Pour essayer de départager ces micro-organismes, des chercheurs du Centre de biosciences à Golden, aux États-Unis, ont comparé, grâce à l'imagerie en temps réel, l'efficacité des systèmes de dégradation de la cellulose de bactéries et de champignons (1). En pratique, il s'agit d'un match opposant le cellulosome, complexe multienzymatique, de la bactérie Clostridium thermocellum, à un cocktail commercial de cellulases libres dérivées du champignon Trichoderma reesei. Shi-You Ding et ses collaborateurs montrent qu'attaquer la face hydrophobe de la cellulose permet une digestion plus performante que via la face hydrophile. Sur ce point, le complexe bactérien et les enzymes fongiques présentent des rendements comparables. En revanche, les chercheurs ont observé des différences lors de la suite du processus. Les enzymes libres issues du champignon pénètrent plus facilement par les pores cellulaires végétaux que le cellulosome. Cela leurs confère un avantage certain pour digérer entièrement le mur cellulosique. L'étude révèle ainsi l'importance de prendre en compte les nanostructures dans les procédés d'élaboration du biodiesel.
Mais le système enzymatique fongique n'a pas encore gagné la partie et la surprise pourrait venir de la mer. Pour la première fois, une aptitude photo-hétérotrophique a été mise en évidence chez Chlamydomonas reinhardtii, une algue unicellulaire très répandue et bien caractérisée (2). Les travaux d'Olga Blifernez-Klassen et de ses collaborateurs de l'université allemande de Bielefeld montrent que cette micro-algue peut utiliser la cellulose comme source de carbone dans des conditions où la disponibilité en CO₂ est faible. C. reinhardtii s'avère ainsi être un organisme photosynthétique hétérotrophe, ce qui permet aux auteurs de la qualifier de « planimal », une plante animale. Cette découverte permet à la micro-algue de prétendre, elle aussi, au titre de parfait catalyseur pour biocarburant. Une compétition à suivre.

(1) Ding SY et al (2012) Science 338, 1055-60
(2) Blifernez-Klassen O et al (2012) Nat Commun,
doi:10.1038/ncomms2210

Chlamydomonas reinhardtii
© Dartmouth College via Wikimedia Commons

Bactéries et micro-algues en « marche forcée » pour le biocarburant

Agnès Vernet — 2012-10-15T15:34:56Z

Le Laboratoire d'ingénierie chimique et biologique de l'Université de l'Iowa chemine vers la production de biocarburant basée à la fois sur Escherichia coli et Chlamydomonas reinhardtii.

Dans la course aux biocarburants, un laboratoire de l'université d'État de l'Iowa, aux États-Unis, a choisi une approche double. Le laboratoire dirigé par Laura Jarboe s'appuie sur un protocole utilisant à la fois une bactérie et une microalgue pour transformer la biomasse.
Avant tout, le protocole commence par la préparation de la biomasse. Pour cela les chercheurs réalisent une pyrolyse rapide qui permet d'obtenir une première huile. Ensuite, E. coli transforme le lévoglucosane, d'une fraction riche en sucres, en éthanol et acide lactique tandis que la microalgue C. reinhardtii synthétise les lipides du biofuel à partir d'une fraction riche en acétate. Les biochimistes américains espèrent que la combinaison de ces deux voies de conversion, thermochimique et biochimique, aboutira à une production plus efficace et renouvelable de biofuel.
Reste la question des contaminants du biofuel produits lors la pyrolyse rapide. L'équipe menée par Laura Jarboe travaille selon deux axes : rechercher un prétraitement qui permettrait de limiter la toxicité du biocarburant et faire évoluer les deux microbes afin qu'ils résistent davantage. Pour ce dernier point, les chercheurs appliquent la technique de l'évolution dirigée : à chaque génération, ils augmentent la concentration en huile issue de la biomasse du milieu de culture. Si cette expérience réussit, un nouveau genre de biocarburant sera né.

Source : Iowa State University

Le loup africain se distingue du chacal doré

Agnès Vernet — 2012-10-12T15:26:33Z

Les deux canidés appartiennent bien à des lignées différentes. Un pas important pour protéger ces espèces menacées.

En 2008, un canidé coexistant avec le chacal doré et présentant des caractéristiques morphologiques et comportementales très différentes de ce dernier a été repéré et photographié au Sénégal. Cette découverte a suscité de nombreuses réactions et requêtes de la part de la communauté scientifique, désireuse de lever certaines interrogations concernant l'identification, la répartition et le statut de conservation de ce taxon parmi les canidés africains.
Philippe Gaubert, chargé de recherche au sein du laboratoire Biologie des organismes et écosystèmes aquatiques (Borea, Muséum national d'Histoire naturelle/CNRS/IRD/UPMC), en partenariat avec l'association Sylvatrop, a confirmé l'existence du loup en Afrique et a cherché à délimiter sa répartition actuelle, ainsi que ses caractéristiques génétiques et démographiques. Pour ce faire, des échantillons de canidés ont été récoltés en Afrique du Nord et de l'Ouest, et une partie de leur ADN mitochondrial séquencée. Cette étude s'est également attachée à déterminer les délimitations taxonomiques entre le loup africain et le chacal doré (Canis aureus), ce dernier ayant été considéré comme le remplaçant écologique du loup en Afrique. Grâce aux analyses génétiques, une nouvelle lignée mitochondriale de loups gris, correspondant à la sous-espèce Canis lupus lupaster, ou loup africain, a été délimitée.
Des procédures de classification taxonomique basées sur les séquences d'ADN mitochondrial ont permis d'identifier les canidés échantillonnés en Algérie, au Mali et au Sénégal comme étant des loups africains, ce qui étend l'aire de répartition de la sous-espèce à une large bande de 6 000 km allant de l'Éthiopie au Sénégal. Les comparaisons phylogénétiques ont également montré que le loup africain est une lignée relativement ancienne car présentant le niveau le plus élevé de diversité génétique au sein de l'espèce C. lupus, et dont l'âge géologique est similaire à celui des loups holarctiques du Pléistocène. Les résultats obtenus suggèrent donc que le loup africain représente une lignée endémique africaine dont les effectifs sont probablement restés stables au cours du temps, tout au moins jusqu'à la période actuelle.
Des observations de terrain inédites, au Sénégal, ont permis aux chercheurs de dresser un premier diagnostic morphologique et comportemental du loup africain. Des éléments, tels qu'une tête plus large et une queue plus courte, ainsi qu'un collier blanc plus développé et un comportement solitaire, le distinguent clairement du chacal doré, qui vit sur le même territoire. Cependant, les limites taxonomiques entre le loup africain et le chacal doré restent encore à clarifier, les résultats des analyses génétiques suggérant des événements d'hybridation entre C. lupus lupaster et C. aureus au Sénégal.
Au vu des actes de destruction (tirs, piégeages, empoisonnements) auxquels sont sujets les canidés sur le continent africain, l'Institut de recherche pour le développement insiste sur l'urgence d'établir le statut de conservation de ces populations. Des travaux menés par la même équipe de recherche sont en cours en Afrique de l'Ouest afin de caractériser plus finement les interactions entre C. lupus lupaster et C. aureus.

Gaubert P et al. (2012) PLoS ONE 7(8), e42740

Source : IRD

Du lombricompost à l'assaut des métaux lourds

Agnès Vernet — 2012-09-17T14:09:21Z

Moches ou bizarres, les vers de terre ? Peut-être mais surtout utiles. Certains absorbent même des métaux contenus dans des déchets urbains.

Le lombricompostage, cela marche très bien pour la biomasse végétale. Une étude du Département de l'écologie et des sciences environnementales de l'Université de Pondichéry, en Inde, montre que les vers de terre sont aussi capables de travailler pour la remédiation des métaux lourds. En effet, Swati Pattnaik et Vikram Reddy démontrent que trois espèces de vers, Eudrilus eugeniae, Eisenia fetida et Perionyx excavatus, absorbent le plomb, le zinc, le cadmium, le cuivre et le manganèse issus des déchets urbains.
Les chercheurs ont travaillé à partir de trois fractions d'ordures : les déchets solides municipaux, les déchets végétaux des marchés et les déchets floraux. La première présente les plus fortes concentrations en cadmium, cuivre et zinc quand la deuxième contient le plus de plomb et de manganèse. La fraction florale comporte moins de métaux lourds que les autres parties des ordures municipales.
Les déchets ont subi un précompostage, ce qui les amène à plus de 60 °C, une température létale pour les vers. Une phase de stabilisation thermique est donc nécessaire avant d'introduire les lombrics. Lorsque la température atteignait 25 °C, 50 vers adultes ont été déposés à la surface de chaque pot contenant 5 kg d'un des types de déchets. Chaque espèce de vers était aussi séparée. On notera enfin que les chercheurs ont utilisé de la bouse de vache comme accélérateur de lombricompostage.
Après 60 jours, les auteurs ont calculé le gain de poids moyen pris par chaque espèce de vers, selon la fraction de déchet. La masse d'E. eugeniae a pris 122,8 % dans la fraction solide, 200 % dans la fraction végétale et 265,7 % dans la fraction florale. Pour E. fetida les résultats montrent des gains de 125,4 %, 261,2 % et 432,8 %. Enfin P. excavatus semble l'espèce la plus performante pour le lombricompost, les vers ayant grossi de 209,7 %, 525,8 % et 906,4 %. Mais la diminution de la concentration en métaux ne semble pas suivre cette tendance. E. eugeniae s'avère, en effet, plus efficace pour la remédiation de tous les métaux testés comparé à E. fetida et P. excavatus. Swati Pattnaik et Vikram Reddy supposent que certaines enzymes digestives des lombrics sont capables de dissocier les agrégats d'atomes en molécules plus simples et probablement moins toxiques.
Le procédé semble donc une méthode intéressante pour limiter nos rejets de métaux lourds dans le sol. Nous attendrons donc avec impatience les futures recherches sur le procédé moléculaire mis en jeu, qui promet un traitement des déchets plus... « ver » !

Pattnaik S & Reddy MV (2012) Int J Environ Waste Manag 10, 284-96