Production biologique durable à partir de drêches de bière
L'équipe iGEM « Cozyme » utilise l'optogénétique pour transformer les déchets de brasserie en jasmonate grâce à un contrôle par la lumière
La biologie synthétique est considérée comme la clé pour relever les défis mondiaux. Une équipe d'étudiants de l'université Heinrich-Heine de Düsseldorf (HHU) relève ce défi et participe une nouvelle fois au concours iGEM ; c'est la onzième fois qu'une équipe de la HHU y prend part. L'iGEM (International Genetically Engineered Machine) est considéré dans le monde entier comme la principale plateforme permettant aux jeunes chercheurs de développer des systèmes biologiques innovants et de redéfinir les limites du possible. Cette année, l’équipe présente « Cozyme » : ce projet de biofabrication vise à répondre à des défis locaux et à rendre ces solutions adaptables à l’échelle mondiale.
L’Altbier est plus qu’une simple bière, c’est un morceau de Düsseldorf. Mais chaque bière brassée génère un sous-produit souvent négligé : ce qu’on appelle le « drêche de bière » (en anglais « Brewer’s Spent Grain »). C’est précisément là qu’intervient l’équipe iGEM de la HHU de cette année avec son projet « Cozyme ».
L’objectif est de fabriquer, à partir de déchets de brasserie jusqu’ici peu valorisés, des produits biosourcés de haute qualité – de manière durable, modulaire et respectueuse des ressources. L’équipe iGEM de la HHU s’intéresse notamment aux « jasmonates ». Il s’agit de phytohormones – des substances de signalisation végétales – utilisées en agriculture comme engrais biologique et comme agent de renforcement des plantes. Grâce à elles, il est par exemple possible de cultiver plus efficacement des céréales plus nombreuses et plus saines, notamment l’orge.
« Au final, cela permet de garantir l’approvisionnement en matières premières pour la bière, ce qui nous permet à son tour d’utiliser davantage de drêches de brasserie comme matière première pour la production de nouveaux jasmonates – un cycle biologique parfait », explique Ole Nielsen, l’un des chefs d’équipe étudiants de l’équipe iGEM de la HHU.
L’équipe iGEM se concentre sur une bioproduction en continu, dans laquelle les micro-organismes produisent des substances de manière ininterrompue, plutôt que par lots distincts. Elle développe un système modulaire qui, grâce à un principe de construction modulaire, peut être adapté de manière flexible pour décomposer divers résidus biologiques et les transformer en nouveaux produits. Le cœur innovant du projet réside dans ce qu’on appelle l’optogénétique : divers processus biologiques peuvent être contrôlés par la lumière.
« Cette technologie constitue une alternative révolutionnaire aux co-cultures auxotrophes déjà bien établies », explique Lina Bollmann. On appelle « auxotrophes » les micro-organismes qui dépendent de l’apport de certains nutriments provenant de leur environnement, car ils ne peuvent pas les synthétiser eux-mêmes. L’inconvénient est toutefois que, dans la pratique, les cultures auxotrophes classiques présentent souvent un faible taux de croissance ainsi qu’un faible rendement en produit. De plus, il est difficile de maintenir l’équilibre de ces co-cultures.
En optogénétique, le rapport entre les populations est contrôlé avec précision à l’aide de longueurs d’onde lumineuses. À l’aide de deux sources lumineuses, l’équipe peut intervenir de manière ciblée : certaines longueurs d’onde permettent de réguler ou d’inhiber la croissance de souches individuelles afin d’équilibrer parfaitement la dynamique des populations. De plus, le contrôle par la lumière permet de séparer les processus dans le temps : la cellulose issue des drêches de bière est d’abord décomposée, avant que, dans une deuxième phase, la production de la substance cible, à partir des produits de transformation, ne soit maximisée.
« La particularité de notre système réside dans le fait qu’il ne sera pas uniquement applicable aux jasmonates, mais que sa conception modulaire permettra également de produire d’autres substances. Nous avons opté dans un premier temps pour la production de jasmonates, car ils ont un lien direct avec le secteur brassicole, font l’objet de nombreuses recherches et nous permettent en même temps de démontrer le caractère modulaire de notre système », explique Aniela Jakimowicz, membre de l’équipe.
Équipe Cozyme : l’équipe de cette année se compose de 15 membres engagés issus de différentes filières et de différents semestres : sept étudiants en licence de biologie quantitative, une étudiante en biochimie ainsi que sept étudiants en master de biologie. L’équipe bénéficie du soutien de différents conseillers – des membres expérimentés d’anciennes équipes iGEM de la HHU. De plus, elle est encadrée sur les questions techniques par les chercheurs principaux (Principal Investigators, PI) que sont le professeur Guido Grossmann, de l’Institut de biologie cellulaire et des interactions, et le Dr Stefan Robertz.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Allemand peut être trouvé ici.
Autres actualités du département science
