Les gènes du champignon aident à transformer l'herbe en éthanol

Des gènes copiés à partir d'un champignon commun pourraient simplifier la production d'éthanol à partir de matériaux abondants tels que l'herbe et les copeaux de bois, un développement qui pourrait un jour aider l'éthanol à concurrencer l'essence.

Les transporteurs : Les protéines de champignon qui aident à transporter les sucres complexes pour la digestion peuvent être vues dans cette image de levure. Les protéines de transport ont été marquées avec une protéine fluorescente verte.

Les scientifiques ont prélevé les gènes d'un champignon qui pousse sur l'herbe et les plantes mortes et les ont transplantés dans une levure déjà utilisée pour transformer le sucre en éthanol. Les gènes permettent à la levure de fermenter des parties de plantes qu'elle ne peut normalement pas digérer, rationalisant potentiellement la production d'éthanol.

C'est juste un processus plus efficace, dit Jamie Cate , biologiste à l'Université de Californie à Berkeley et au Lawrence Berkeley National Laboratory. En économisant chaque centime possible, il pourrait rivaliser avec le pétrole, explique Cate, qui a dirigé les travaux.

La plupart de l'éthanol est produit à partir de sucres simples, comme le glucose dérivé des grains de maïs ou de la canne à sucre. Les producteurs d'éthanol aimeraient utiliser du glucose provenant de sources plus abondantes, telles que les balles et les tiges de maïs, le panic raide, les déchets de bois et d'autres matières végétales résistantes. Mais ces parties de la plante sont constituées de cellulose, un glucide construit à partir de longues chaînes de sucres. Pour que la levure produise de l'éthanol à partir de ces matériaux, le glucide complexe doit d'abord être décomposé en sucres très simples, un processus qui prend du temps et nécessite normalement l'ajout d'enzymes coûteuses.

Avec la nouvelle technique, les fabricants d'éthanol n'auraient plus à décomposer la cellulose en sucres simples. Au lieu de cela, ils n'auraient besoin que de décomposer la cellulose en un matériau intermédiaire appelé cellodextrine. La levure modifiée peut fonctionner avec cela, au lieu d'attendre qu'elle soit décomposée jusqu'au glucose, supprimant les étapes qui coûtent du temps et de l'argent.

La levure prend une molécule simple telle que le glucose et la digère comme aliment, produisant de l'alcool comme sous-produit. Les chercheurs de Berkeley, ainsi qu'un collègue du Académie chinoise des sciences à Tianjin, a découvert qu'un champignon orange flou appelé Néospores qui pousse sur des matières végétales mortes produit deux protéines différentes qui aident à transporter des molécules de cellulose plus complexes dans les cellules pour la digestion. De plus, ils ont découvert que le champignon produit une enzyme qui peut aider à décomposer davantage ces molécules. Les chercheurs se sont ensuite penchés sur le génome d'un Néospores pour trouver les gènes responsables de ces capacités

Lee Lynd , un ingénieur en environnement à Dartmouth, affirme que le concept d'ingénierie des microbes de fermentation du sucre afin qu'ils produisent également des enzymes est largement considéré comme l'approche la plus prometteuse pour convertir les matériaux cellulosiques en éthanol. De nombreux chercheurs travaillent à la consolidation des étapes de traitement de l'éthanol, dit-il, et certains ont obtenu de meilleurs résultats dans certaines parties du processus. Mais Lynd dit que c'est la première fois, pour autant qu'il sache, que quelqu'un a cloné ces transporteurs.

Ces avancées sont pertinentes, démontrent en principe la promesse de l'ingénierie des microbes pour un traitement amélioré de la biomasse, et pourraient être appliquées commercialement, dit Lynd. Cependant, les avancées ne sont pas habilitantes en elles-mêmes et représentent une étape relativement précoce sur un long chemin.

La technique ne traite pas une grande partie du traitement impliqué dans la production d'éthanol. Les fabricants d'éthanol auraient toujours besoin d'utiliser des enzymes pour décomposer la cellulose jusqu'à un stade intermédiaire appelé cellodextrine. Mais la levure peut fonctionner avec cela, au lieu d'attendre qu'elle soit décomposée jusqu'au glucose, supprimant les étapes qui coûtent du temps et de l'argent.

Pour leurs recherches, le groupe a utilisé une souche de levure couramment étudiée en laboratoire. Les gènes devront être insérés dans des souches sélectionnées pour résister aux exigences de la production industrielle d'éthanol. Des scientifiques de l'Université de l'Illinois, qui fait partie de l'Energy Biosciences Institute qui a financé la recherche, y travailleront. Pendant ce temps, Cate continuera à étudier Néospora pour voir s'il peut trouver une combinaison de gènes encore meilleure. Nous allons toujours pousser et pousser à Néospora pour voir quels autres trucs il pourrait avoir pour nous, dit-il.

Il pourrait s'écouler cinq ans avant que la levure modifiée ne soit prête à être utilisée dans une usine d'éthanol à l'échelle de démonstration, et peut-être une décennie avant que l'éthanol fabriqué de cette manière ne se retrouve dans des réservoirs d'essence, dit Cate. Les chercheurs ne sauront pas avant un certain temps quelle augmentation de rendement la levure modifiée produira jusqu'à ce qu'elle soit essayée dans un environnement de production.

Nous réalisons une amélioration de 10 à 20 %, d'autres sociétés améliorent de 10 à 20 % leurs enzymes, et tout d'un coup, nous avons réduit le coût au point où il peut commencer à être compétitif par rapport au pétrole, explique Cate.

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