Biofutur, le mensuel européen des biotechnologies

Former des bactéries à la photosynthèse

Agnès Vernet — 2016-01-04T16:10:23Z

Des chercheurs ont permis à des bactéries non photosynthétiques d'utiliser la lumière pour produire de l'énergie et de l'acétate, en modifiant simplement leur milieu de culture.

S'affranchir du pétrole pour produire des carburants ou d'autres molécules carbonées est l'un des grands défis du XXI^e siècle. Une des pistes envisagées consiste à s'inspirer de la photosynthèse. Certains travaillent à reproduire artificiellement la séquence biochimique quand d'autres conservent une approche biologique et développent des systèmes vivants naturels optimisés. À ce jour, aucune de ces recherches n'a vraiment convaincu. Des chercheurs de l'Université de Californie à Berkeley ont imaginé une troisième voie, hybride, associant les progrès de la chimie verte aux performances des organismes naturels. Ils ont ainsi introduit dans le milieu de culture de Moorella thermoacetica, des bactéries acétogènes, du cadmium et de la cystéine. Ces deux éléments forment à la surface des bactéries des nanoparticules de sulfure de cadmium, d'excellents collecteurs de lumière mis en évidence par la chimie verte. Les nanoparticules transforment ainsi l'énergie lumineuse en électrons que M. thermoacetica capte pour réduire le CO₂ en acétate, selon la voie de Wood-Ljungdahl que le micro-organisme possède naturellement. Ce simple ajout dans le milieu de culture permet aux bactéries « d'apprendre » la photosynthèse sans nécessiter de transformation génomique.
Ces travaux constituent une preuve de concept pour le développement d'une approche à la fois biologique et inorganique de la photosynthèse. Le résultat semble garantir une production très spécifique : 90 % des électrons collectés ont été dirigés vers la voie de Wood-Ljungdahl. Mais M. thermoacetica ne sait fabriquer que de l'acétate, de faible intérêt industriel. D'autres bactéries acétogènes, maîtrisant également la synthèse d'éthanol, un produit nettement plus intéressant, pourraient s'avérer de bons candidats pour cette « formation à la photosynthèse ».

Sakimoto KK et al. (2016) Science 351, 74-7

La France vice-championne d'Europe des inventions cleantech

Safi Douhi — 2015-12-14T04:00:00Z

Selon une étude de l'Office européen des brevets et du Programme des Nations unies pour l'environnement, le nombre d'inventions destinées à lutter contre le changement climatique ont été multipliées par cinq dans le monde entre 1995 et 2011.

Présentée lors du Forum pour l'innovation durable 2015, dans le cadre de la COP21 de Paris, une étude conjointe de l'Office européen des brevets (OEB) et du Programme des Nations unies pour l'environnement (PNUE) montre que le nombre d'inventions dans les technologies d'atténuation du changement climatique (CCMT, pour Climate Change Mitigation Technologies) a largement augmenté à l'échelle internationale depuis la signature du protocole de Kyoto en 1997 (graphique 1). Une hausse qui semble indiquer que les politiques mises en œuvre pour limiter le réchauffement climatique ont permis de stimuler l'innovation dans ce secteur.

Dans le domaine des technologies vertes, en effet, le nombre d'invention à l'échelle mondiale a connu une croissance beaucoup plus rapide que dans d'autres. Alors qu'elles n'atteignait que 2 % en 1995, la part des CCMT dans le nombre total d'inventions représente aujourd'hui 6 %. Le rapport y voit un des effets positifs du protocole de Kyoto, ratifié par une très large majorité de pays en 1997, et des politiques publiques qui lui ont fait suite, en particulier en Europe. D'après l'étude, la part du carbone dans le PIB européen aurait ainsi chuté de 30 % au cours des dernières décennies et celle du CO₂ par euro du PIB diminué d'un tiers depuis 1995 (graphique 2). C'est la plus faible de l'ensemble des régions développées depuis 2000.

On apprend dans cette étude que l'Europe est aussi parmi les leaders en ce qui concerne des avancées technologiques pour réussir la transition vers une économie à faible émission en carbone. Un cinquième des innovations dans les technologies durables dans le monde y sont réalisées. L'Europe joue donc un rôle moteur dans tous les domaines des CCMT (graphique 3). À l'échelle mondiale, la plupart des inventions sont réalisées dans les domaines des énergies propres, des transports et du bâtiment. Depuis 1995, le vieux continent s'est progressivement spécialisé et fait désormais partie des régions les plus avancées dans les technologies à faibles émissions de carbone. 80 % des inventions dans les CCMT sont réalisées dans six pays : dans l'ordre, l'Allemagne, la France, le Royaume-Uni, l'Italie, la Suède et l'Espagne (graphique 4). La France peut d'ailleurs se targuer d'être à la pointe dans les innovations dédiées au captage et au stockage du carbone avec, en tête du classement européen, Air Liquide (n° 1), Alstom (n° 3) et IFP Energie nouvelles (n° 5), qui déposent le plus de brevets dans ce domaine.
Première région pour les importations et seconde pour les exportations des CCMT, l'Europe joue un rôle central dans leurs échanges internationaux, celui de source majeure d'investissement direct à travers le monde. L'étude montre enfin que les dépôts de brevets transfrontaliers vont de pairs avec les échanges commerciaux et les investissements étrangers dans les CCMT, stimulant les transferts technologiques à l'international.

« Les nouvelles technologies doivent impérativement prendre en compte le challenge global du réchauffement climatique, a affirmé Benoît Battistelli, président de l'OEB, lors de la présentation de l'étude . Les résultats montrent que le système des brevets, en association avec une législation claire et une politique de promotion des technologies durables, peut soutenir la recherche, le développement et l'innovation dans ce domaine, ainsi qu'encourager les échanges et les flux d'investissements. Le système des brevets participe aussi au transfert de ces technologies vers d'autres régions. »

Rapport : Climate change mitigation technologies in Europe - evidence from patent and economic data (Décembre 2015)

187 fois oui... mais pour quoi ?

Safi Douhi — 2015-12-13T13:09:43Z

La 21^e Conférence des parties (COP21) s'est terminée samedi 12 décembre par la signature qualifiée d'« historique » d'un accord international pour limiter la hausse des températures.

Qu'il est agréable de se réveiller en apprenant que la diplomatie internationale est encore capable de s'entendre ! 187 des 194 États qui ont pris part à la COP21 ont, en effet, approuvé le texte consensuel que leurs délégués ont rédigé après deux semaines d'intenses discussions. Les uns voulaient pouvoir enfin profiter des bienfaits économiques de l'industrialisation, les autres voulaient leur faire entendre raison après deux siècles de profits grâce à cette même industrialisation qui a précipité le réchauffement, et d'autres encore voulaient simplement pouvoir continuer à habiter leur île, vouée à disparaître avec la montée des eaux.
Jusqu'ici, aucun accord n'avait été trouvé pour limiter le réchauffement climatique, après 20 rendez-vous internationaux. Le fait que les 187 chefs d'États et de gouvernement présents à Paris, le 12 décembre 2015, aient validé un texte à une très large majorité peut être qualifié d'historique. L'ambition portée par ledit texte, beaucoup moins.
Certes, les pays riches se sont engagés à aider les pays les plus pauvres à œuvrer en faveur de la lutte contre le réchauffement climatique, avec un fonds d'au moins 100 milliards de dollars - plus de 90 milliards d'euros - pour les aider à investir dans les énergies et les technologies propres. Certes, les gros pollueurs, y compris « novices » (Chine, Inde, Brésil...), se sont engagés à limiter leurs émissions. Mais pour quoi ? L'accord stipule que tous les pays impliqués s'engagent à limiter le réchauffement climatique à, au plus, 1,5 °C au lieu des 2 °C que l'on prévoit pour la planète d'ici la fin du siècle. Mais qui nous dit que malgré tous nos efforts, nous y parviendrons ? Il y a une chose que la politique a oublié : la nature.
Peut-être le climat s'emballera-t-il davantage sans que nous puissions y faire quoi que ce soit. Peut-être, au contraire, se régulera-t-il de lui-même car il est aussi dépendant de la biosphère terrestre tout entière et pas seulement de l'homme - ce qui ne veut pas dire que cela se passera sans heurt. Ou peut-être se réchauffera-t-il seulement d'1,5 °C, comme nous l'espérons. Car il ne s'agit bien là que d'un souhait, en aucun cas d'une donnée. Plutôt que d'accord « historique », parlons donc d'accord « encourageant » et gageons qu'il ne faudra pas encore plusieurs conférences internationales sur le climat pour que nous prenions enfin conscience du retard que nous avons accumulé, à l'image des molécules responsables de l'effet de serre dans notre atmosphère.

Les changements climatiques bousculent le printemps

Agnès Vernet — 2015-09-24T09:02:25Z

D'après des travaux menés par un consortium international de chercheurs, les bourgeons concrétisant l'arrivée du printemps ne seraient plus un indicateur fiable des changements climatiques.

Qu'importe ce que disent les calendriers, le printemps ne commence réellement que lorsqu'on voit apparaître les premières feuilles sur les arbres. La date de la feuillaison est d'ailleurs utilisée depuis longtemps comme un indicateur de l'impact de la hausse des températures sur les systèmes écologiques, cet événement étant survenu de plus en plus tôt, dans les régions tempérés ou subarctiques, au cours du siècle passé. Les travaux d'un groupe intergouvernemental de recherche sur les changements climatiques suggèrent que cette relation entre température et date de feuillaison n'est pas aussi simple. En étudiant des données biologiques concernant sept espèces d'arbres européens – aulne, bouleau argenté, marronnier hêtre, chêne, limettier et frêne – enregistrées au cours des 30 dernières années sur 1 245 sites d'Europe centrale, les chercheurs ont mesuré que la date de feuillaison est de moins en moins révélatrice de la hausse de température. Le bourgeonnement serait-il moins sensible aux changements climatiques ? Peut-être.
D'autres conséquences du bouleversement global pourraient aussi expliquer l'affaiblissement de cette relation : des modifications dans la photopériode et la raréfaction des périodes de gels – qui signalent l'hiver aux plantes et permettent aux arbres de ne pas sortir leurs feuilles trop tôt. Cette étude soit s'étendre à d'autres régions du monde afin confirmer ses résultats et tester les hypothèses. L'arrivée du printemps, traduit par l'émergence des feuilles nouvelles, ne peut néanmoins plus être considérée comme un indicateur l'impact écologique de la hausse des températures. En matière de réactions aux changements climatiques, le vivant nous réserve encore des surprises.

Fu YH et al. (2015) Nature, doi:10.1038/nature15402

Naissance d'une feuille de noisetier, en avril 2013, en Normandie.
© Marc Peaucelle

Plonger dans le passé pour assurer le futur des abeilles

Agnès Vernet — 2014-08-25T03:00:00Z

Pour lutter contre le déclin des abeilles, des chercheurs plongent dans le passé génétique des insectes.

L'histoire éclaire le présent, y compris dans la recherche scientifique. Des chercheurs de l'université suédoise d'Uppsala, en collaboration avec d'autres équipes internationales, ont ainsi fouillé le passé évolutif des abeilles domestiques (Apis mellifera) pour comprendre les causes de leur déclin. Ils ont séquencé le génome de 140 individus appartenant à 14 populations différentes d'abeilles domestiques – d'Europe, d'Afrique, d'Asie, du Moyen Orient, des États-Unis et du Brésil – et ont étudié les variations génétiques grâce à l'analyse de plus de 8 millions de polymorphismes nucléotidiques simples.
Il s'avère que les populations d'A. mellifera ont subi de précédents bouleversements au cours de leurs 300 000 dernières années d'évolution. Leur démographie a accusé des modifications qui coïncident avec les grands changements climatiques : le nombre d'abeilles d'Afrique a atteint ses maximums lors des périodes glaciaires alors que celui de leurs sœurs européennes a culminé pendant les périodes interglaciaires. Depuis la dernière période glaciaire, il y a 20 000 ans, les populations africaines ont progressivement décliné tandis que les autres abeilles s'étendaient.
Cette histoire s'est accompagnée d'adaptations de leur génome en fonction de l'environnement. Parmi les groupes de gènes les plus influencés par les pressions sélectives, les chercheurs ont identifié de nombreuses séquences codant des protéines liées à la motilité des spermatozoïdes. Ce caractère apparaît donc comme central pour l'évolution des abeilles. Les gènes impliqués dans l'immunité des insectes se distinguent aussi. D'une population à l'autre, ils présentent une grande variabilité. Cela semble expliquer les différences concernant la résistance aux maladies, notamment la plus grande vulnérabilité au parasite Varroa destructor des abeilles européennes que leurs congénères africaines.
Alors que les abeilles affrontent aujourd'hui une crise dont les causes restent indéterminées – il est bien difficile de mesurer la responsabilité des changements climatiques, de la pollution, de l'essor des maladies ou de prédateurs dans ce déclin –, ces données indiquent des pistes de recherche pour identifier les éléments génétiques influençant l'évolution et la démographie d'A. mellifera. Mieux comprendre les mécanismes sous-jacents pourrait même permettre de proposer des mesures protectrices.

Wallberg A et al. (2014) Nat Genet, doi:10.1038/ng.3077

Génomique extrême

Agnès Vernet — 2014-08-12T03:00:00Z

Le séquençage du génome d'un insecte vivant en Antarctique illustre l'évolution des extrêmophiles.

Alors que les insectes constituent la forme de vie la plus répandue sur la planète, ils ne sont représentés que par une seule espèce sur le continent Antarctique : le moucheron Belgica antarctica. Adapté à un milieu très froid, desséché, avec un fort taux de salinité et soumis à des vents violents ainsi qu'à des rayonnements ultraviolets intenses, ce diptère a été choisi pour devenir un modèle de génome eucaryote extrêmophile par un groupe de chercheurs issus de plusieurs universités américaines, dont la prestigieuse université californienne Stanford, et l'Institut des sciences de l'évolution de Montpellier (1). Au vu de ces conditions de vie hostiles, les populations de cet insecte sont de faible taille. La rencontre avec des congénères est donc un événement rare.
Après séquençage et assemblage, les scientifiques ont découvert un tout petit génome de seulement 99 mégabases, quand Chironomus tentans, un diptère de la même famille, en affiche 205. L'ADN de B. antarctica présente peu de séquences répétitives et des introns de longueur réduite comparés à ceux de ses congénères vivant dans des milieux moins hostiles. Les éléments transposables sont quasiment absents de son génome. En revanche, les séquences codantes sont similaires à celles des autres diptères, à l'exception de quelques groupes de gènes un peu plus abondants, associés au développement, au métabolisme et aux réponses aux stimuli extérieurs. Sans surprise, les chercheurs ont identifié parmi eux des gènes caractéristiques de la vie extrêmophile, comme des protéines de résistance au choc thermique. L'environnement extrême semble ainsi avoir fortement contraint l'architecture génomique mais peu le contenu génétique.
En tant que premier insecte polaire séquencé, B. antarctica s'impose désormais comme un modèle d'évolution eucaryote dans les milieux extrêmes. Contrairement à ce que Michael Lynch, le directeur du Laboratoire de génomique évolutive de l'Université d'Indiana, imaginait en 2006 (2), cet insecte du pôle Sud ne s'est pas doté, au fil du temps, d'un génome de grande taille pour compenser la réduction de l'efficacité des processus de sélection liée à la faiblesse des populations. Dans ce cas précis, il semblerait que la pression environnementale soit si forte qu'elle ait poussé à l'adaptation au milieu au détriment des autres forces évolutives.

(1) Kelley J et al. (2014) Nat Commun 5, 4611
(2) Lynch M. (2006) Mol Biol Evol) 23, 450-68

Mode d'emploi pour découvrir une nouvelle espèce

Agnès Vernet — 2014-08-07T03:00:00Z

La découverte du dauphin à bosse australien illustre l'importance et les difficultés de la taxonomie pour la conservation des espèces.

L'inscription d'une nouvelle espèce au répertoire des connaissances humaines n'est pas un acte rare : en 2013, 18 000 nouvelles espèces ont été découvertes selon le SUNY-ESF International Institute for Species Exploration. En moyenne, ce sont 25 nouveaux mammifères qui sont ainsi décrits chaque année (1). La découverte d'un grand mammifère reste néanmoins un événement exceptionnel. Le travail de Thomas Jefferson et de Howard Rosenbaum, de la Wildlife Conservation Society – une organisation non gouvernementale internationale qui œuvre pour la protection de la nature –, qui décrit une espèce australienne de dauphin à bosse, est à ce titre remarquable (2).
Cette découverte s'appuie sur différents niveaux d'observation : morphologie du squelette, morphologie externe, couleur, génétique moléculaire, biogéographie. À l'origine, des anomalies biologiques moléculaires sont mise en évidence par les chercheurs à partir de 1997. À cette époque, les scientifiques s'affrontent pour savoir s'il existe une ou plusieurs espèces de dauphins à bosse, réunies au sein du genre Sousa. La poursuite des explorations a permis d'en nommer trois – S. teuszii, S. chinensis et S. plumbea – sans pour autant résoudre réellement le problème taxonomique. L'analyse d'échantillons d'ADN mitochondrial et nucléaire, et de plusieurs biomarqueurs moléculaires suggérait fortement l'existence d'une espèce australienne distincte. En compilant des données issues de plusieurs études, Thomas Jefferson et Howard Rosenbaum ont identifié S. sahulensis, un dauphin à bosse vivant dans les eaux au nord de l'Australie et au large de la Nouvelle-Guinée, sur la plateforme continentale Sahul qui lui donne son nom. Gris foncé, il est reconnaissable grâce à une nageoire dorsale large à sa base et à l'absence de bosse dorsale.
En plus de la caractérisation d'une nouvelle espèce, cette méta-analyse caractérise le taxon dans son ensemble. Elle montre que les variations morphologiques ne sont pas les critères les plus discriminants au sein du genre, à l'exception du nombre de dents, de la forme du crâne et du développement de l'aileron dorsal. Une convergence que les biologistes imaginent liée à la similarité des milieux dans lesquels évoluent les ces mammifères.
On distingue ainsi S. teuszii, qui vit à proximité des côtes ouest de l'Afrique et possède une coloration grise ainsi qu'une bosse dorsale, son cousin indo-pacifique le dauphin blanc de Chine (S. chinensis), qui exhibe une large nageoire dorsale et une couleur blanche caractéristique et qui nage au large de l'Inde et de l'Asie du Sud-Est, et S. plumbea, qui vit dans la partie ouest de l'océan Indien, doté d'une bosse dorsale, d'un crâne assez long – jusqu'à plus de 37 centimètres – et d'une couleur tendant vers un brun gris.
Au vu des faibles effectifs de cétacés, cette résolution de la taxonomie des dauphins à bosse a dû s'appuyer sur toutes les données existantes. La classification des espèces est un outil essentiel pour les programmes de conservation et on comprend qu'à peine caractérisés, ces dauphins sont menacés. Ils partagent leur habitat avec des flottes commerciales de plus en plus nombreuses et les côtes sont soumises à de rapides changements, tant à cause de l'urbanisation que des changements climatiques.

(1) Global Biodiversity - Status of the Earth's Living Resources (1992) World Conservation Monitoring Center, ISBN 0-412-47240-6
(2) Jefferson T, Rosenbaum H (2014) Mar Mamm Sci, doi:10.1111/mms.12152

Ci-dessous : les quatre dauphins à bosse.
© U. Gorter

S. sahulensis.
© RL Pitman

Bienvenue dans la sixième grande extinction

Agnès Vernet — 2014-07-25T07:38:23Z

Dans un contexte d'accélération de la perte de biodiversité, les stratégies de conversation se multiplient et préparent le probable clonage d'espèces disparues.

L'histoire de la Terre compte déjà cinq extinctions de masse. De nombreux spécialistes de la biodiversité estiment que nous sommes en train de vivre la sixième. D'après une analyse menée par des chercheurs de l'Université Stanford, de l'University College de Londres et de l'Université de Californie à Santa Barbara, pas moins de 322 espèces de vertébrés ont disparu depuis l'an 1 500 (1). Au cours des 35 dernières années, le nombre de vertébrés a diminué de 45 % alors que dans le même temps, la population humaine a doublé.
Ce déclin ne concerne pas uniquement les vertébrés mais tous les animaux terrestres – qui dominent ces travaux. Rien qu'au Royaume-Uni, la surface des zones habitées par les insectes communs – cafards, abeilles, papillons... – a diminué de 30 à 60 % au cours des 40 dernières années. Les chercheurs soulignent que le caractère dramatique de ce phénomène ne se résume pas à des considérations esthétiques : 75 % de la production mondiale de semences s'appuie sur la pollinisation par les insectes ; le contrôle des insectes nuisibles représente un budget annuel mondial de 4,5 milliards de dollars, un coût mirobolant qui devrait encore augmenter suite à la diminution du nombre de prédateurs ; et le déclin des populations d'amphibiens conduit à une augmentation des volumes d'algues et, à terme, détériore la qualité des eaux.
Pour enrayer ce processus de perte de diversité animale, plusieurs approches sont mises en œuvre. Quatre chercheurs, d'universités néo-zélandaises, britanniques et des Émirats arabes unis, en propose l'évaluation (2). Les programmes de restauration de populations, via la réintroduction – installation d'une population sur un territoire ayant subi une extinction locale – ou le renforcement – déplacement d'individus dans une communauté affaiblie afin d'en améliorer la viabilité –, semblent n'avoir eu que peu de succès – environ 23 % pour les réintroductions.
Depuis 1985, les conservateurs ont imaginé la « colonisation assistée », des déplacements encadrés de populations vers de nouveaux habitats. Mais les ravages causés par les espèces invasives ont conduit les scientifiques à regarder ces stratégies avec scepticisme. Ces dernières intègrent néanmoins plusieurs programmes en Australie, notamment l'installation du perroquet-hibou (Strigops habroptila) dans une île dépourvue de prédateurs alors qu'il était menacé par des mammifères importés sur l'île principale.
Plus récemment, une autre approche s'est développée : le remplacement écologique. Elle consiste à combler une fonction écologique par l'introduction d'une espèce de substitution à celle qui a disparu. Par exemple, dans les années 1990, la tortue géante Aldabrachelys gigantea a été introduite sur l'Île Maurice afin de remplacer les tortues éteintes du genre Cylindraspis et ainsi de recréer leurs rôles auprès des algues (pâture, piétinement, dissémination).
Enfin, le retour à la vie sauvage présuppose une structuration de la biodiversité grâce aux grands mammifères. En France, le loup et l'ours dans les Pyrénées en sont des exemples. Pour limiter les dégâts de la sixième grande extinction, il existe ainsi un panel de stratégies. Demain, grâce au clonage et à la biologie de synthèse, il faudra aussi intégrer la « dé-extinction », la (re)genèse d'espèces disparues. Encore faudra-t-il bien choisir les futures espèces dé-éteintes : elles devront être une source de diversité génétique et ne pas mettre en péril leur futur habitat.

(1) Dirzo R et al. (2014) Science 345, 401-6
(2) Seddon PJ et al. (2014) Science 345, 406-12

A. gigantea.
© Nik Cole

Un parasite anti-frelon asiatique

Agnès Vernet — 2014-07-15T03:00:00Z

La découverte de colonies de Vespa velutina nigrithorax décimées par un parasite fonde l'espoir d'un biocontrôle du frelon invasif.

Lorsqu'une espèce arrive sur un nouveau territoire, si elle n'y rencontre ni prédateur ni parasite, elle risque de devenir invasive. C'est la situation du frelon asiatique (Vespa velutina nigrithorax). Introduit en France en 2004, cet hyménoptère est devenu un prédateur des aculéates sociaux européens, comme l'abeille domestique. Aujourd'hui, son expansion semble irrépressible. Éric Darrouzet, de l'Institut de recherche sur la biologie de l'insecte de Tours, vient peut-être de trouver un moyen de la contrôler.
En étudiant 12 colonies de V. velutina dans les environs de Tours entre juin et août 2013, il a découvert une faille chez ces terrifiants insectes. Seulement trois nids se développaient normalement, les neuf autres périclitaient. Dans deux colonies en souffrance, le biologiste et son équipe ont découvert des reines mortes. Leurs analyses ont montré qu'elles avaient été infectées par Conops vesicularis, une mouche endoparasitoïde, c'est-à-dire qui pond ses œufs dans des hôtes vivants. Dans les sept autres nids, nulle trace de la reine, qui a pu mourir hors du nid suite à une infection. Une colonie ne peut pas survivre sans reine. Ces travaux constituent la première mise en évidence d'une atteinte du frelon asiatique par un parasite européen. Ils permettent d'espérer le développement de méthodes de biocontrôle.
Avant cela, il faudra encore découvrir le mécanisme d'infestation de C. vesicularis et s'assurer que l'endoparasitoïde ne met pas en péril les autres populations d'hyménoptères.

Darrouzet E et al. (2014) Apidologie,
doi:10.1007/s13592-014-0297-y

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Les champignons sortent du bois

Agnès Vernet — 2014-06-24T03:00:00Z

La génomique à grande échelle décloisonne la classification des basidiomycètes et ouvre des perspectives pour les biocarburants.

Les champignons constituent un règne du vivant encore peu exploré malgré son potentiel immense. De nombreux basidiomycètes – couramment appelés champignons à chapeau – dégradent ainsi le bois. Ils sont généralement organisés selon deux groupes, ceux des champignons des pourritures blanche et brune, en fonction de leur capacités enzymatiques. Les premiers dégradent la lignine grâce à une péroxidase lignolytique et disposent d'une série d'enzymes attaquant la cellulose cristalline. Les seconds se contentent de dégrader la cellulose à l'aide de molécules moins variées. Les recherches d'un ensemble de laboratoires, menés par l'Institut du génome du Département américain de l'énergie et associant le CNRS et l'Inra, démontrent que cette dichotomie n'a pas de sens biologique.
Leurs analyses comparées des génomes de 33 espèces basidiomycètes de la pourriture du bois mettent en évidence que des champignons dépourvus de peroxydase lignolytique, donc assimilés à des champignons de la pourriture brune, possèdent un métabolisme de dégradation de la cellulose très comparable à celui des champignons de la pourriture blanche, notamment une grande variété d'enzymes capables de digérer la cellulose cristalline. Bien que ressemblant à des champignons de la pourriture brune, Botryobasidium botryosum et Jaapia argillacea ont ainsi une activité enzymatique globale plus proche des champignons de la pourriture blanche. Des essais en laboratoire indiquent même qu'ils dégradent la lignine sur des plaquettes de bois.
Considérer les basidiomycètes xylophages en fonction des critères de la pourriture blanche ou brune s'avère donc une erreur : il s'agit davantage d'un continuum. Sortir de ce paradigme semble ouvrir la voie vers de nouvelles capacités enzymatiques, en ne limitant pas les recherches à un seul groupe d'espèces. L'étude de ces nouvelles fonctions lignolytiques constitue un réservoir biotechnologique pour la dégradation de la biomasse et la synthèse de biocarburants.

Riley R et al. (2014) Proc Natl Acad Sci USA,
doi:10.1073/pnas.1400592111

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