Bâtir un avenir plus vert grâce à des enzymes sur mesure
Des détergents à lessive aux crèmes pour le visage en passant par les huiles et les teintures de filature, les produits destinés aux consommateurs comptent parmi les biens les plus gourmands en ressources et les plus polluants du marché. Les méthodes actuelles de production de ces produits génèrent d’importantes émissions de carbone tout en consommant de grandes quantités d’eau et d’énergie.
Découverte d’enzymes de précision
Face à la pression environnementale croissante, le projet FuturEnzyme(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre), financé par l’UE, entend développer des enzymes respectueuses de l’environnement qui contribueront à rendre les industries des détergents, des cosmétiques et des textiles plus durables. Dirigé par le Conseil national de la recherche espagnol (CSIC) et associant des partenaires scientifiques et industriels, le projet a combiné la découverte d’enzymes et l’ingénierie de pointe, ainsi que des outils informatiques, afin d’amener la biotechnologie durable directement dans des applications commerciales. Les partenaires industriels ont contribué à définir les exigences exactes en matière d’enzymes et à préciser les conditions et les performances requises pour chaque produit. Les scientifiques de FuturEnzyme ont ensuite recherché des enzymes candidates à l’aide du logiciel sur mesure Horus(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre), qui passe au crible les génomes microbiens et les métagénomes provenant d’environnements de toute la planète pour trouver des enzymes susceptibles de répondre à ces besoins. Enfin, des outils informatiques avancés affinent la sélection, permettant d’obtenir des enzymes dont l’activité, la stabilité et les performances sont optimales dans des conditions réelles. «Notre approche ciblée va au-delà de l’identification d’enzymes largement utiles pour découvrir et optimiser des enzymes pour des applications bien définies dans le monde réel», déclare Manuel Ferrer, coordinateur du projet.
Conception computationnelle d’enzymes à la carte
Les progrès récents de l’IA ont transformé la manière dont les enzymes sont découvertes et conçues. Les chercheurs peuvent désormais modéliser des milliers de structures enzymatiques et simuler leur comportement avec des ingrédients et des conditions de produits réels avant d’entrer dans le laboratoire. Cela permet d’accélérer la découverte, de réduire les coûts et de limiter les travaux de laboratoire inutiles. FuturEnzyme a également développé son propre moteur de prédiction (EP-Pred) intégré à Horus(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre), qui utilise des résultats théoriques et expérimentaux pour accélérer la découverte d’enzymes à partir de la seule séquence. «Nous vivons une révolution dans le domaine de la biotechnologie enzymatique, car nous pouvons accéder à des enzymes et les produire avec des performances adaptées aux besoins des produits grâce à une approche entièrement computationnelle», souligne Manuel Ferrer.
Innovations enzymatiques à empreinte environnementale réduite
En utilisant des technologies avancées de fermentation et d’immobilisation, l’équipe a créé des formulations sûres à base d’enzymes, dont l’évaluation du cycle de vie a révélé une réduction notable des émissions et de l’utilisation des ressources. Le prototype de détergent liquide contenant la nouvelle enzyme comme ingrédient montre qu’il est possible de nettoyer efficacement à 20 °C, en réduisant la consommation d’eau et d’énergie tout en maintenant les performances. Dans le secteur des cosmétiques, un produit à base d’acide hyaluronique de faible poids moléculaire, développé à l’aide d’un processus enzymatique innovant, offre une alternative plus efficace sur le plan énergétique et sans produits chimiques que les méthodes traditionnelles. Pour les textiles, le prétraitement à base d’enzymes permet d’éliminer les huiles appliquées lors du traitement des fibres, ce qui présente plusieurs avantages pour l’environnement, notamment la réduction de la consommation d’eau et de l’appauvrissement de la couche d’ozone.
Orientations futures et impact
FuturEnzyme travaille activement à la mise en œuvre commerciale de ses découvertes, avec des partenaires industriels qui se préparent à l’autorisation réglementaire, à la mise à l’échelle de la fabrication et à l’entrée sur le marché. Parallèlement, de nombreuses enzymes candidates seront largement accessibles grâce aux kits de criblage distribués par Biosynth GmbH. Ces kits permettent aux instituts de recherche et aux entreprises d’explorer des enzymes aux propriétés catalytiques ciblées, réduisant ainsi le temps, le coût et le risque généralement associés à la découverte à un stade précoce. En combinant l’innovation numérique, la collaboration industrielle et l’exploration de la biodiversité mondiale, FuturEnzyme a montré comment des enzymes sur mesure peuvent transformer des produits de tous les jours en alternatives plus durables sur le plan environnemental. Avec des millions de tonnes de détergents, de cosmétiques et de textiles utilisés chaque année dans le monde, l’impact potentiel des solutions enzymatiques sur l’environnement est considérable.
