Thème "Créer des micro-organismes performants"

Quelques mots sur le thème

Créer des micro-organismes performants

Dans ce thème, nous cherchons à développer des processus biotechnologiques innovants et originaux en utilisant des microorganismes comme usine cellulaire pour valoriser des ressources renouvelables en bioproduits. Nous créons des usines cellulaires microbiennes en dotant divers micro-organismes d’intérêt industriel (E. coli, B. methanolicus, Y. lipolytica, C. necator) de nouvelles fonctions qui n’existent pas nécessairement dans la nature. Nous mélangeons et associons des enzymes métaboliques ou des protéines régulatrices de différentes espèces afin d’élargir le portefeuille de substrats et de produits de ces micro-organismes. L’analyse de la réponse intégrée du microorganisme à ces nouvelles fonctionnalités métaboliques ou régulatrices permet de comprendre leur fonctionnement et donc de les améliorer (voir thème 1).

Les projets

Projet METHYLO

Dans ce projet, nous proposons de remplacer les matières premières entrant en concurrence avec l’alimentation, actuellement utilisées en biotechnologie industrielle, par le méthanol, afin de promouvoir une bioéconomie circulaire et durable. Le méthanol constitue une alternative prometteuse en tant que source de carbone renouvelable, puisqu’il peut être synthétisé à partir de CO₂, contribuant ainsi aux efforts de lutte contre le changement climatique. Notre travail consiste à reprogrammer l’architecture métabolique d’E. coli pour lui permettre d’assimiler du méthanol en tant que source principale de carbone et d’énergie. La reprogrammation du régime alimentaire d’E coli pour l’assimilation d’une nouvelle source de carbone tel que le méthanol est une tâche difficile. Elle ne nécessite pas seulement d’équiper E. coli avec une voie méthylotrophique synthétique. Il est également indispensable d’intégrer cette nouvelle fonctionnalité métabolique avec les processus cellulaires globaux. C’est ce que nous proposons de faire dans ce projet : (i) en construisant un réseau de régulation semi-synthétique qui répond au méthanol et active l’ensemble des processus cellulaires natifs d’ E. coli ; et (ii) en isolant la voie méthylotrophique synthétique au sein de microcompartiments bactériens (BMCs). Ces structures spécialisées concentreront les éléments biochimiques nécessaires, optimisant ainsi les vitesses de réaction et la performance métabolique globale.

Projet COBIOMACE

En collaboration avec l’équipe SYMBIOSE, ce projet vise à produire des biomolécules à partir de CO₂ via l’acétate, en utilisant un système microbien en deux étapes. Dans la première étape, le CO₂ est converti en acétate par des communautés microbiennes anaérobies, dans des conditions contrôlées en bioréacteurs. Dans la seconde étape, cet acétate est utilisé comme source de carbone par des souches d’E. coli modifiées génétiquement pour produire diverses biomolécules d’intérêt industriel. En couplant ces deux étapes, notre objectif est de développer un procédé biotechnologique durable utilisant des micro-organismes comme usines cellulaires pour valoriser des ressources carbonées renouvelables en bioproduits.

Projet LIPIDS

Dans ce projet, nous modifions la levure oléagineuse Yarrowia lipolytica afin de produire des lipides microbiens inhabituels. Nous combinons l’ingénierie enzymatique (en collaboration avec l’équipe CIMES) et l’ingénierie métabolique pour adapter la composition en acides gras en fonction des composés d’intérêt. Nos recherches nous ont également conduits à développer des outils génétiques innovants afin de faciliter l’ingénierie de cette levure non conventionnelle.

Projet MELANGE

Ce projet franco-indien vise à développer un consortium en culture mixte de micro-organismes génétiquement modifiés pour la production de flavonoïdes glycosylés. Ce procédé implique des voies biosynthétiques coûteuses en énergie métabolique, ce qui affecte la viabilité des cellules microbiennes et entraîne une bioconversion sous-optimale. Nous abordons ce problème en décomposant la voie métabolique en quatre modules, chacun étant pris en charge par une cellule microbienne spécialisée.

Projet Optisfuel

En collaboration avec l’équipe PHYGE et la plateforme GeT-Biopuces, nous modifions la bactérie lithoautotrophe C. necator pour produire des hydrocarbures (alcanes et alcènes) afin de fabriquer des carburants à partir de CO2 comme unique source de carbone. L’ingénierie métabolique et l’analyse des sous-populations sont combinées pour développer des souches modifiées robustes.

Projet BioFaced

En collaboration avec l’équipe PHYGE, l’Institut Clément Ader et le CNES, nous visons à identifier des méthodes pour synthétiser des additifs organiques à partir de déchets en utilisant un système biorégénératif, fabriquer un filament imprimable via la fabrication par dépôt de filament fondu (FFF), maîtriser l’impression 3D d’un objet, le traiter thermiquement de manière contrôlée, et recycler les gaz de combustion pour reproduire des additifs organiques. Des micro-organismes sont génétiquement modifiés afin de produire des additifs organiques personnalisés à partir de déchets organiques et de gaz de combustion recyclés.

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