Bioraffinerie : une digestion plus efficace du xylane ouvre de nouvelles perspectives

Les déchets végétaux sont une ressource de choix pour la filière des biocarburants mais leur exploitation se heurte depuis plusieurs années à la difficulté d’extraction de la cellulose piégée dans la lignocellulose de la paroi des végétaux. Pour exploiter la lignocellulose, constituée de lignine, d’hémicellulose et de cellulose, les scientifiques cherchent comment casser efficacement les autres composés. Parmi ces derniers, le xylane, est un polysaccharide particulièrement résistant aux dégradations enzymatiques actuelles. Des chercheurs de l’Inra, du CNRS et de l’Université de York (Royaume-Uni) ont identifié une enzyme produite par des champignons capables de dégrader le xylane, et permettant ainsi d’accéder plus facilement à la cellulose des parois végétales. Leurs travaux ont été publiés dans la Nature Chemical Biology.

Aux confins de la forêt guyanaise

La découverte de cette enzyme, dont la famille a été baptisée AA14 dans la classification des enzymes actives sur les hydrates de carbone(CAZY), est le fruit d’autres recherches antérieures. Tout d’abord, entre 2007 et 2010, des chercheurs de l’Inra ont constitué en Guyane une collection de champignons filamenteux spécifiques de la dégradation du bois. C’est dans cette collection qu’a été choisi Pycnoporus coccineus pour un séquençage de génome ayant permis d’étudier les différentes enzymes que ce champignon fabrique quand il colonise et se nourrit d’un bois. Parmi ces enzymes, un nouveau type a été mis en évidence et constitue désormais une quatrième famille dans le groupe des enzymes LPMO fongiques (lytic polyssacharides monooxygenases). Les LPMO sont des enzymes comprenant un site actif à base de cuivre qui sont produites par des bactéries et des champignons filamenteux. Elles ont été découvertes en 2010 et ont déjà induit de nombreuses évolutions dans les industries biosourcées (énergies et matériaux) et les cocktails d’enzymes qu’elles emploient.

Premiers essais transformés

Les chercheurs ont mené des essais sur la dégradation du pin et du peuplier et ont montré que l’utilisation de l’enzyme AA14 permet de quasiment doubler l’efficacité de la transformation de la cellulose du bois en glucose par rapport à l’action des cellulases habituellement employées par l’industrie. Le glucose peut ensuite facilement être transformé en éthanol pour la production de biocarburants. Ces recherches ont donné lieu à deux dépôts de brevet (facilitation de la saccharification de la biomasse végétale pour production d’éthanol et modification de surface des fibres papetières). En effet, l’utilisation des LPMO fait à présent l’objet de nombreuses recherches pour plusieurs filières agrosourcées et les laboratoires de l’Inra ont par exemple testé leur utilisation pour la fabrication de nanofibrilles de cellulose. Ces dernières présentent des propriétés remarquables mais leur production est très énergivore. Grâce aux LPMO, on espère réussir à rendre le procédé plus accessible. Une autre recherche s’est aussi intéressée à l’emploi de LPMO lors du stockage de biomasse lignocellulosique avant utilisation industrielle afin de pré-dégrader la lignine et rendre ces stocks plus facilement et efficacement utilisables.

Sophie Hoguin