Produire des lipides d'origine agricole

Dans ce contexte, la production de lipides par des microorganismes oléagineux, en permettant la conversion de substrats d’origine agricole en triglycérides présente des avantages incontestables par rapport aux filières traditionnelles de production d’huiles végétales en évitant non seulement l’utilisation de surfaces agricoles à des fins non alimentaires mais aussi le recours à des cultures de plantes oléagineuses génétiquement modifiées.

Le but des travaux réalisés dans nos laboratoires est d’amplifier l’accumulation, de moduler le profil des acides gras constitutifs des triglycérides microbiens et de les transformer par voie enzymatique en fonction de contraintes d’usages prédéfinies.
Plusieurs projets de recherche ont ainsi associé des compétences en biologie, en génie génétique, microbiologique et enzymatique ainsi qu’en bioprocédés pour étudier la production - à partir de levures - de lipides spécifiques à usages d’additifs ou de substituts du kérosène.

des levures "obèses", un stockage des lipides optimisé

Ces projets impliquent des industriels de l’aéronautique, dont Airbus Industries, du pétrole, de l’automobile et des biotechnologies, avec le soutien de l’Agence Nationale de la Recherche, de la Direction Générale des entreprises, du CNRS, de l’INRA et de l’Union Européenne. Ils aboutissent à des résultats essentiels dont certains ont été obtenus dans le cadre du projet LIPICAERO soutenu par l'Agence Nationale de la Recherche (production microbienne de LIpIdes spécifiques à usage bioCarburant pour l'AEROnautique) :

• L’identification des enzymes et des mécanismes impliqués chez une levure oléagineuse, Yarrowia lipolytica, dans la synthèse, le stockage, la dégradation et la modulation du degré d’insaturation des acides gras ont permis d’orienter les flux carbone vers la synthèse spécifique et le stockage de lipides d’intérêt avec une productivité et un taux d’accumulation optimisés
   

Accumulation de lipides par des souches de Y. lipolytica modifiées dans la voie de biosynthèse (Dgut2) et dans la voie de dégradation des acides gras b-oxydation. (A, B) souche sauvage, (C, D) souche Dgut2, (E, F) souche Dgut2 Dpox1-6. Les lipides accumulés sont visualisés par une coloration au rouge Nil (B, D, F). Tiré de Beopoulos et al., 2008, Control of lipid accumulation in the yeast Yarrowia lipolytica. Appl Environ Microbiol 74: 7779-7789.

• La modélisation des flux métaboliques associée à l’expérimentation en conditions maîtrisées, a permis de déduire une stratégie de fermentation innovante pour orienter préférentiellement le flux de substrat carboné vers le métabolisme des lipides, pour de très hautes performances.
   
• L’estérification des lipides microbiens pour modifier leurs propriétés en fonction des contraintes d’usages aéronautiques a été réalisée par biocatalyse enzymatique avec une productivité élevée.
   
• L’observation, la caractérisation et la quantification des évolutions morphologiques et du comportement rhéologique des cultures cellulaires ont mis en évidence les facteurs affectant les propriétés physiques du moût et les performances du bioprocédé en relation avec les modifications ciblant le métabolisme lipidique des souches.