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Chimie et Physico-chimie appliquées

Les microorganismes changent de régime

“Modélisation et optimisation de la production de cellulases par Trichoderma reesei pour les bioraffineries lignocellulosiques”

Thèse d’ Étienne Jourdier, lauréat du prix Yves Chauvin 2013

Etienne Jourdier

En valorisant la biomasse lignocellulosique, les biocarburants de 2 e  génération (2G) n'entrent pas en compétition avec la filière alimentaire et ont un meilleur bilan CO 2  que les carburants fossiles.

Les études technico-économiques montrent que les enzymes nécessaires à l'hydrolyse de la biomasse (les cellulases) représentent, de par leur prix de revient, un frein important au développement industriel des procédés de production de bioéthanol 2G. Une idée pour réduire ce coût est de produire les cellulases sur le site de prétraitement de la biomasse, notamment grâce à l'utilisation des coproduits de ce procédé, par exemple les substrats carbonés. L'effet de ces sources de carbone sur le métabolisme des microorganismes producteurs d'enzymes devait donc être établi. Trichoderma reesei est le microorganisme retenu pour cette étude en raison de sa forte capacité de sécrétion d'enzymes.

Le travail a été mené en deux étapes : d'abord établir la stœchiométrie et la cinétique des réactions de croissance du champignon et de production des enzymes, pour quantifier et modéliser le comportement du microorganisme en conditions optimales de laboratoire. Puis vérifier la bonne intégration du protocole de production d’enzymes dans une bioraffinerie en étudiant l’effet des substrats carbonés industriels issus de la biomasse lignocellulosique.

Les résultats obtenus ont fait progresser de façon très substantielle le modèle de connaissance du métabolisme de T. reesei. De plus, les modèles originaux, intégrant des contraintes industrielles, ont été développés afin de constituer des outils rationnels d'aide à la définition d'un procédé de production de cellulases, intégré dans une bioraffinerie lignocellulosique.

Vue du champignon Trichoderma reesei sur boite de culture (gauche), et au microscope optique (droite) .

Fadhel Ben-Chaabane

Contact scientifique :

Fadhel Ben-Chaabane
Direction Chimie et Physico-chimie appliquées
fadhel.ben-chaabane@ifpen.fr

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Publications

  • E. Jourdier,  L. Poughon,  C. Larroche,  F. Monot and F. Ben Chaabane, A new stoichiometric miniaturization strategy for screening of industrial microbial strains. Microbial Cell Factories 2012 6:71.
    >> DOI: 10.1186/1475-2859-11-70
  • E. Jourdier,  C. Cohen,  L. Poughon,  C. Larroche,  F. Monot  and F. Ben Chaabane, Cellulase activity mapping of Trichoderma reesei cultivated in sugar mixtures. Biotechnology for Biofuels 2013 6:79.
    >> DOI: 10.1186/1754-6834-6-79
  • E. Jourdier,  L. Poughon,  C. Larroche and F. Ben Chaabane (2013) Comprehensive study and modeling of acetic acid effect on Trichoderma reesei growth. Industrial Biotechnology 9 (3), 132-138.
    >> DOI: 10.1089/ind.2013.0002
  • E. Jourdier,  F. Ben Chaabane,  L. Poughon,  C. Larroche and F. Monot (2012) Simple Kinetic Model of Cellulase Production by Trichoderma reesei for Productivity or Yield Maximization. Chemical Engineering Transactions 27, 313-318.
    >> DOI: 10.3303/CET1227053

 

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