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Une nouvelle étape de franchie dans la substitution de la pétrochimie

Publié le 04/01/2018
Mots-clés : cepia - BIORES-1 - BIORES-2

La construction d'une voie métabolique au sein d'une bactérie pour la production du synthon chimique, l'acide 2,4 dihydroxybutyrique par voie biotechnologique

Une équipe de chercheurs du LISBP en partenariat avec la société industrielle Adisseo et Toulouse White Biotechnologie a réussi la prouesse scientifique de construire une voie métabolique entièrement nouvelle (voie synthétique) qui, exprimée dans une bactérie, permet à celle-ci de produire à partir de glucose de l’acide 2,4 dihydroxybutyrique. Ce synthon chimique est doté de propriétés technologiques extraordinaires car il peut être converti en méthionine, un acide aminé essentiel en nutrition animale produit exclusivement par un procédé pétrochimique.

Production d'acide 2,4 dihydroxybutyrique à partir de glucose transformé en malate. © Inra, Jean-Marie François
Production d'acide 2,4 dihydroxybutyrique à partir de glucose transformé en malate © Inra, Jean-Marie François
La biotechnologie industrielle est largement considérée comme une pierre angulaire de la transition vers la bioéconomie. Ce domaine technologique mobilise la puissance de la biocatalyse, c’est-à-dire l’utilisation d’enzymes sous formes libres ou au sein de microorganismes, pour conduire des transformations de matières premières renouvelables en divers produits (biocarburants, molécules pour la chimie, ingrédients alimentaires, biomatériaux ….). A présent, les progrès réalisés en sciences biologiques des dernières décennies fournissent à la biotechnologie industrielle de nouvelles connaissances et de nouveaux outils qui permettent de dépasser le stade de l’ingénierie métabolique pour aller vers la réingénierie de voies métaboliques et donc ou la conception de nouvelles fonctions biologiques.

Des chercheurs du Laboratoire d’Ingénierie des Systèmes Biologiques et Procédés et de l’équipe de Toulouse White Biotechnology ont mobilisé leurs compétences pluridisciplinaires pour réussir une véritable prouesse scientifique. A partir de glucose transformé en malate, une voie synthétique entièrement nouvelle a été créée, permettant la production d’acide 2,4 dihydroxybutyrique. Cette molécule, fabriquée dans une bactérie modifiée issue de ces travaux, est dotée de propriétés technologiques extraordinaires, car elle peut servir comme précurseur de la méthionine, un acide aminé essentiel à la nutrition des animaux d’élevage (notamment pour les poulets). Jusqu’ici la production commerciale de la méthionine faisait appel à un procédé qui emploie des dérivés de la pétrochimie comme matière première.

Perspectives :
L’acide 2,4 dihydroxybutyrique est une molécule plateforme d’intérêt économique considérable car elle pourra servir pour élaborer une large gamme de produits finaux dont les domaines d’applications couvrent les secteurs de la chimie, de l’aéronautique et de l’industrie pharmaceutique. En fournissant un prototype pour la production de l’acide 2,4 dihydroxybutyrique à partir de matières renouvelables, ces travaux constituent une contribution significative au développement de bioprocédés pour la bioéconomie.

Partenariat et valorisation
UMR LISBP en partenariat avec la société industrielle Adisseo et Toulouse White Biotechnologie
Ces travaux financés en grande partie par l’Agence National de la Recherche dans le cadre de 1er Programme Investissement d’Avenir ont été publié dans la prestigieuse revue « Nature Communication de juin 2017.

Références bibliographiques :
Walther T et al (2017) Construction of a synthetic metabolic pathway for biosynthesis of the non-natural methionine precursor 2,4-dihydroxybutyric acid. Nat Commun 2017 Jun 20;8:15828. Epub 2017 Jun 20. doi: 10.1038/ncomms15828.

Contact : Jean–Marie François (fran_jm@insa-toulouse.fr), UMR LISBP TOULOUSE, Département : CEPIA/MICA, Centre INRA Occitanie Toulouse