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Des avancées majeures pour l’utilisation de la levure Yarrowia lipolytica en biotechnologie

Publié le 08/01/2018
Mots-clés : MICA - BIORES-1

L'ingénierie métabolique des systèmes

Construction du premier réseau de régulation, mise au point des premiers promoteurs synthétiques performants inductibles et marqueurs cataboliques, pour le développement de l’ingénierie métabolique chez la levure Yarrowia lipolytica. Développement de nouvelles souches présentant des productions améliorées pour un édulcorant et un synthon. Organisation d’une conférence internationale.

  • Contexte et enjeux

Pour réduire le temps et les coûts nécessaires au développement de souches robustes pour la production de molécules d’intérêts, tels que les biocarburants, les synthons nécessaires à la chimie blanche, à l’oléo-chimie et à l’industrie pharmaceutique un champs de recherche émergent, l’ingénierie métabolique des systèmes (« Systems Metabolic Engineering » (SME)), vise à combiner les approches de différentes disciplines comme la biologie de synthèse et la modélisation du métabolisme et des réseaux de régulations. L’ingénierie métabolique nécessite le développement de nouveaux outils comme des promoteurs inductibles et des marqueurs cataboliques.

  • Résultats

L’équipe BIMLip est à l’origine du premier réseau de régulation chez la levure Yarrowia lipolytica (YL-GRN-1) comprenant 111 facteurs de transcription, 4451 gènes et 17058 interactions de régulation publié récemment dans Nature, npj Systems Biology [1]. Ce réseau a été utilisé afin d’identifier et valider expérimentalement, des facteurs de transcription dans le cadre de la production de lipides. Notre équipe a aussi mis au point les premiers promoteurs hybrides inductibles par un substrat hydrophile et le premier marqueur catabolique chez Yarrowia lipolytica [2,4,5,7]. Ces outils ont été développés à partir de la découverte dans l’équipe de deux gènes du catabolisme de l’erythritol, qui ont aussi permis la construction de souches optimisées pour la production d’erythritol (édulcorant) et d’erythrulose (synthon pour la chimie et la cosmétique) [2,3,6].
Jean-Marc Nicaud (BIMLip, MICALIS) a en outre organisé la 13ème « Yeast Lipid Conference » (YLC), du 17 au 19 mai 2017 à Paris (AgroParisTech), France, qui a réuni plus de 110 scientifiques venus du monde entier.

  • Perspectives

Le réseau permettra de guider la construction et l’optimisation de souches adaptées aux conditions industrielles tout en améliorant notre compréhension des mécanismes régissant ces usines-cellulaires. Les promoteurs synthétiques et les marqueurs permettront d’accélérer la construction de souches châssis robustes pour la production de biomolécules.

  • Valorisation

Deux brevets ont été déposés, des offres technologiques sont en cours de rédaction.

  • Références bibliographiques :

1 -Trébulle P, Nicaud J-M, Leplat C, Elati M, (2017), Inference and interrogation of a coregulatory network in the context of lipid accumulation in Yarrowia lipolytica. npj Systems Biology and Applications, 3 (1):21. doi:10.1038/s41540-017-0024-1, https://www.nature.com/articles/s41540-017-0024-1
2 - Carly, F., Gamboa-Melendez, H., Vandermies, M., Damblon, C., Nicaud, J.-M., and Fickers, P. Identification and characterization of EYK1, a key gene for erythritol catabolism in Yarrowia lipolytica. Appl. Microbiol. Biotechnol. 2017 Jun 12. doi: 10.1007/s00253-017-8361-y
3 - Carly F, Vandermies M, Telek S, Steels S, Thomas S, Nicaud J-M, Fickers P. Enhancing erythritol productivity in Yarrowia lipolytica using metabolic engineering, Metab Eng. 2017 Jul;42:19-24. doi: 10.1016/j.ymben.2017.05.002. Epub 2017 May 22.
4 - Vandermies M, Denies O, Nicaud J-M, Fickers P EYK1 encoding erythrulose kinase as a catabolic selectable marker for genome editing in the non-conventional yeast Yarrowia lipolytica. 2017 J. Microbiol. Methods 139, 161–164. DOI: 10.1016/j.mimet.2017.05.012.
5 - Trassaert M, Vandermies M, Carly F, Denies O, Thomas S, Fickers P, Nicaud J‐M (2017) New inducible promoter for gene expression and synthetic biology in Yarrowia lipolytica. Microbial Cell Factories, 16:141. doi:10.1186/s12934‐017‐0755‐0. http://rdcu.be/u0Fx
6 - Nicaud J-M, Fickers P, Carly F, MUTANT YEAST STRAINS WITH ENHANCED PRODUCTION OF ERYTRITOL.” Filed on the 5 may 2017 under the N° EP2017/060823. Priority Europe N° 16305539.5 of 10 May 2016.
7 - Nicaud J-M, Trassaert M, Vandermies M, Carly F, Denies O, Thomas S, Fickers P, Nicaud J‐M INDUCIBLE PROMOTER FOR GENE EXPRESSION AND SYNTHETIC BIOLOGY » filed on the 18 May 2017 under the N° EP17305575.7.18 May 2017 under the N° EP17305575.7

  • Contact : Jean-Marc Nicaud, UMR 1319 MICALIS (Equipe BIMLip), Département MICA, Centre INRA de Recherche Jouy-en-Josas