Les enzymes de la nature dans l'industrie
La bioremédiation a été utilisée avec succès pour les déversements de pétrole, les solvants chlorés et les pesticides, mais de nombreux composants dits récalcitrants résistent à la dégradation. À l'aide du matériel génétique provenant du projet METAEXPLORE («Metagenomics for bioexploration - Tools and application»), financé par l'UE, une vaste gamme d'enzymes améliorées ont été développées. Notamment, les chercheurs se sont concentrés sur les molécules naturellement récalcitrantes comme la chitine et de la lignine. Les matériaux d'origine anthropogénique comprennent des composants halogénés et organiques ainsi que des composants xénobiotiques étrangers aux systèmes biologiques, par exemple aux herbicides. À la suite d'une pré-sélection d'un large nombre d'habitats terrestres et aquatiques à l'aide d'outils particulièrement développés, l'équipe a cloné et séquencé des enzymes prometteuses à partir des environnements sélectionnés. Au total, neuf bibliothèques métagénomiques ont été produites à partir des habitats environnementaux retenus. Le projet a également réalisé une plateforme logicielle (MetaSAMS) proposant des routines de recherche, la cartographie génomique et des outils pour l'analyse comparative des données de métagénomique. Toutes les centrales de données contiennent des gènes fonctionnels et des opérons qui fournissent des ressources génétiques pour des explorations à venir. Dérivées de la demande industrielle, ces collections ont été examinées à la recherche d'enzymes améliorées, dont de nouvelles chitinases, des laccases/ligninases, et des déhalogénases aérobies et anaérobies. Une autre cible était la famille d'enzymes transférant des acides bêta-aminés impliquées dans la production d'une vaste gamme de produits pharmaceutiques. Une grande proportion des séquences de gènes codant les enzymes se trouve dans l'élément génétique mobile des microbes, le mobilome. Après une caractérisation de la structure et de la fonction et suite à l'expression dans des hôtes adéquats, les chercheurs ont étendu leurs activités sur les enzymes principales pour une utilisation industrielle à l'aide d'une évolution dirigée. Les résultats de METAEXPLORE devraient avoir un important impact sur la durabilité des objectifs de l'UE en matière d'environnement. Des matières premières de remplacement sont nécessaires pour l'approvisionnement énergétique et en produits chimiques à l'avenir. Les déchets de matériaux récalcitrants comme la lignine et la chitine contiennent divers composants pour la production chimique. La mise en décharge est coûteuse et engendre de nombreux problèmes au niveau de l'environnement et de la santé publique. La bioremédiation participe à nettoyer la nature d'une façon naturelle, et c'est aussi un processus de décontamination de l'eau et des sols qui demande peu d'énergie. La disponibilité de nouveaux catalyseurs biologiques est un facteur important de la durabilité, au vu des innombrables réactions industrielles qui les utilisent.
Mots‑clés
Enzyme, dégradation, récalcitrant, métagénomique, bio-exploration