Dégradation de la lignine par des consortia microbiens issus de termites : Enrichissement et caractérisation des communautés bactériennes par des approches (bio-)chimiques et métagénomiques

• Directeurs de thèse : Guillermina Hernandez-Raquet (INRAE, TBI), Claire Hoede (UR0875, INRAE, MIAT)
• Début de thèse : 1 Octobre 2017
• Soutenue le : 13/12/2021
• École doctorale : SEVAB
• Établissement : TBI - Toulouse Biotechnology Institute, Bio & Chemical Engineering
• Financement : Projet Zelcor (EU - Horizon 2020 - consortium Bio-based industries) - TBI - INRAE - IRD - Université de Wageningem - Université de Kyoto

Résumé : Construite sur le modèle de la raffinerie pétrochimique, la bioraffinerie doit représenter un changement de paradigme dans l’utilisation des ressources, un retour à l’utilisation de la biomasse lignocellulosique, renouvelable, plutôt que des sources de carbone fossiles. Cependant, la transformation de la lignocellulose représente un enjeu de taille. En particulier, la valorisation de la lignine, polymère aromatique, présente un fort potentiel mais reste un point d’achoppement important en raison de la difficulté de sa déconstruction.La nature regorge pourtant d’organismes pour lesquels la biomasse lignocellulosique est à la base du régime alimentaire. C’est notamment le cas des insectes xylophages comme les termites dont les communautés microbiennes endosymbiotiques sont capable de convertir la lignocellulose en acétate utilisé par l’hôte comme source d’énergie. En revanche, notre connaissance actuelle de la dégradation de la lignine par des communautés microbiennes issues de termites reste insuffisante. Nous nous proposons donc, dans cette thèse, d’étudier des consortia microbiens issus de termite et leur implication potentielle dans la délignification.Dans le cadre du projet européen ZELCOR (“Zero Waste Ligno-Cellulosic Biorefineries by Integrated Lignin Valorisation”) fondé par le partenariat public-privé BBI (Bio-Based Industries), nous avons procédé à l’enrichissement en batchs successifs de consortia microbiens sur différents substrats et dans différentes conditions afin d’obtenir un consortium capable de dégrader la lignine puis l’avons cultivé en bioréacteurs. Afin de montrer le potentiel de consortia microbiens issus de termite pour la valorisation de la lignine, nous avons couplé la caractérisation structurelle des substrats utilisés au cours de la digestion par hydrolyse acide, 2D HSQC NMR et 13C-IS py-GC-MS à la caractérisation des communautés microbiennes par métagénomique « shotgun ».Cette approche couplée nous a permis de démontrer le potentiel lignolytique, aussi bien en milieu anaéobie qu’aérobie de communautés microbiennes issues de termites. Nous avons également pu enrichir et étudier un consortium lignocellulolytique. Grâce à la reconstruction de MAGs, nous avons pu identifier des bactéries et enzymes d’intérêt biotechnologique. Par ailleurs, cela nous a également permis d’élucider le fonctionnement de ces consortia en montrant l’importance des interactions synergiques entre MAGs pour la transformation de la lignocellulose en énergie.