Madame Mélissa TAN soutiendra sa thèse de doctorat en Biotechnologie - Agroalimentaire, intitulée "Caractérisation et valorisation de la production d’arômes par la levure non-conventionnelle Saprochaete suaveolens : analyse métabolique de souches sauvages et mutantes et application biotechnologique dans le domaine brassicole", sous la direction de Monsieur Thomas PETIT, le :
 

Lundi 7 décembre 2020
A partir de 16h

 

La grande diversité des composés d’arômes naturels produits par les levures est aujourd’hui décrite comme une option particulièrement intéressante du fait des métabolismes variés présents chez ces microorganismes et leur capacité à produire un large panel de composés organiques volatils (COVs). Parmi les levures non-Saccharomyces citées dans la littérature, la levure Saprochaete suaveolens (anciennement connue sous le nom de Geotrichum fragrans) se distingue des autres levures aromatiques pour sa haute productivité en COVs tant du point de vue qualitatif que quantitatif. S. suaveolens est notamment très prometteuse pour sa production en esters α-insaturés à haute valeur ajoutée, qui sont rarement retrouvés dans les bouquets aromatiques des souches levuriennes à l’instar du tiglate d’éthyle, et produits industriellement par voie synthétique pour le marché des arômes. Le métabolisme aromatique de S. suaveolens peut ainsi être perçu comme un modèle pour la production de COVs par les levures. Cette étude avait pour objectif de mieux caractériser et de valoriser la production d’arômes par une souche sauvage de S. suaveolens à l’aide de trois approches. La première approche est basée sur l’utilisation des connaissances du métabolisme aromatique de S. suaveolens pour développer une méthode de criblage permettant de sélectionner des souches de levure sauvages productrices de COVs, notamment sous forme d’esters α-insaturés. La seconde approche a consisté à optimiser la production d’arômes chez S. suaveolens en générant et en sélectionnant des mutants
surproduisant des esters insaturés par mutagénèse UV. La dernière approche a permis d’évaluer le pouvoir aromatisant de la levure S. suaveolens en condition de fermentation brassicole. Globalement, les résultats de ces travaux ont montré que notre modèle basé sur le métabolisme de S. suaveolens a permis d’isoler de nouvelles souches de levures productrices d’esters α-insaturés à partir d’échantillons prélevés sur les déjections d’animaux sauvages en Afrique du Sud. Par ailleurs, l’approche mutagénique a permis de démontrer la possibilité d’améliorer très significativement la production de COVs chez S. suaveolens grâce à l’inactivation de l’une des enzymes clés de son métabolisme aromatique, à savoir l’enoyl-CoA hydratase. Enfin, des essais de fabrication de bière ont clairement montré que la levure S. suaveolens possède un pouvoir aromatisant particulièrement appréciable dans le cadre de fermentations mixtes de moûts réalisées en condition industrielle en présence de la levure Saccharomyces cerevisiae.

 

Mots clés :  Arômes naturels ; Saprochaete suaveolens ; levure non-Saccharomyces ; fèces d’animaux sauvages ; mutagenèse UV ; bière ; fermentation-mixte

Monsieur Yanis CARO, Maître de Conférences (section C.N.U.: 68), a présenté ses travaux intitulés « Valorisation de substances naturelles biosynthétisées par les microorganismes et les plantes pour la production de molécules d’intérêt » le : Mardi 6 octobre 2020.

De nombreux produits de notre quotidien sont fabriqués à base d’ingrédients d’origine synthétique et certaines de ces industries (colorants, enzymes, peintures, etc.) sont parmi les plus polluantes de la planète. Comme la tendance actuelle mondiale pointe vers l'utilisation de produits biosourcés, l'exigence d'ingrédients naturels dans les produits qui font partis de notre quotidien augmente de jour en jour. Les plantes et les microorganismes sont depuis toujours à la base des développements des nouveaux procédés chimique et biotechnologique de production et d’extraction de produits naturels. Au cours de ces vingt dernières années, je me suis investi en recherche sur la valorisation des substances naturelles produites par les plantes et les microorganismes pour la production de molécules d’intérêt en particulier les enzymes, les colorants, les bioénergies et les peintures naturelles.

Dans le domaine des enzymes, mes travaux ont contribué à développer des connaissances sur les activités lipasiques de poudres végétales déjà utilisées pour d’autres types d’activités enzymatiques et à proposer des débouchés à ces matériaux dans le domaine du biofaçonnement des lipides. Un procédé de production de lipides structurés par interestérification enzymatique a été mis au point. Nous avons montré l’importance de l’état d’hydratation du biocatalyseur sur le rendement en synthèse. Un nouveau procédé enzymatique de lipophilisation, catalysé par des lipases microbiennes, a également permis la synthèse de biomolécules multifonctionnelles.

La seconde partie de ce travail de recherche a concerné la valorisation des colorants naturels. L’étude des caroténoïdes produits par les bactéries du genre Arthrobacter a révélé leur implication dans la coloration de surface des fromages à pâte molle et à croute lavée. Nos résultats portant sur l’étude des pigments polycétides d’origine fongique a confirmé que certaines souches d’Ascomycètes peuvent représenter une alternative naturelle pour remplacer les colorants azoïques. Nous avons par ailleurs démontré l’impact des conditions de culture sur la diversité des pigments produits et nous avons caractérisé les principales molécules impliquées.

La troisième partie de ce recueil de travaux est dédiée à la présentation des principaux résultats de deux axes de recherche portant notamment sur l’étude d’un procédé de production et d’extraction de lipides microbiens à vocation énergétique (biodiesel de troisième génération) en s’appuyant sur l’utilisation d’un substrat actuellement peu valorisé à La Réunion, à savoir la vinasse de distillerie de canne à sucre. Dans une démarche de chimie verte et de bioraffinerie, nous avons également initié des travaux sur la caractérisation des substances naturelles extraites des coproduits de l’industrie agroalimentaire réunionnaise pour la formulation de peintures naturelles. Deux coproduits à fort potentiel ont été caractérisés et un procédé innovant permettant l’extraction combinée des composés d’intérêt et leur pré-formulation en émulsion a été développé.

 

Dans notre projet de recherche, en prospective, je développe et discute enfin l'idée qu’une connaissance accrue des substances naturelles produites par ces biomasses végétales ou microbiennes devrait permettre la mise en œuvre de bioraffineries éco-efficientes pour maximiser la valorisation des différents composants de la biomasse avec des approches multi-sectorielles.

Mots-clés : Enzymes ; colorants naturels ; bioénergies ; peintures naturelles.

Ce projet est porté par le Pr Thomas PETIT et le Dr Yanis CARO, tous deux enseignants au sein du département Hygiène, Sécurité, Environnement de l'IUT et chercheurs au Laboratoire de Chimie et de Biotechnologie des Produits Naturels (ChemBioPro, ex-LCSNSA) de l'Université de La Réunion. Le projet bénéficie des fonds européens FEDER.

Depuis quelques années, consommateurs et industriels expriment leur réticence quant à l’utilisation de produits issus de la synthèse chimique. Pourtant, de nombreux colorants utilisés dans différentes industries ont une origine artificielle. Régulièrement leur innocuité vis-à-vis de la santé humaine et de l’environnement est pointée du doigt ; ce qui a conduit à la création du programme REACH à l’échelle Européenne. Leur utilisation est quasi-systématique dans divers domaines industriels (textile, agroalimentaire, cosmétique, pharmacologique…). Il est indispensable de trouver des alternatives naturelles plus écoresponsables à des fins industrielles. La valorisation des molécules colorantes extraites de la biodiversité tropicale n’est pas encore exploitée sur le territoire de La Réunion, alors que le territoire possède une biodiversité exceptionnelle en ressources végétales, dont certaines sont d’ailleurs menacées d’extinction. Cette biodiversité est une source prometteuse de nouveaux pigments et de colorants naturels, à forte valeur ajoutée et plus respectueux de l’environnement. Le projet PLANTIN ambitionne d’inventorier les plantes tinctoriales de La Réunion et de sélectionner une dizaine d’espèces pour évaluer les potentialités tinctoriales (teinture de textiles et fibres par les colorants extraits des plantes), biotechnologiques dans le domaine de la coloration industrielle (production d’un nouveau colorant alimentaire, ou coloration des produits cosmétiques et pharmaceutiques) et les activités pharmaco-toxicologiques des pigments extraits de ces plantes. L’objectif in fine de la recherche est de valider le concept d’utilisation des colorants et pigments naturels extraits d’espèces végétales tinctoriales issues de la biodiversité réunionnaise, pour ouvrir des perspectives de valorisation économique pour le territoire.

Projet labellisé par Qualitropic :

Le projet PLANTIN a été labellisé par QUALITROPIC qui a inscrit dans sa feuille de route stratégique la valorisation de la ressource tropicale sur les marchés très porteurs de l’agroalimentaire et des cosmétiques. Ce projet correspond aux enjeux identifiés par le pôle et permettra de renforcer sa lisibilité au niveau national en tant qu’acteur de la bio-économie tropicale en répondant à la problématique d’observation de la biodiversité, d’amélioration de la connaissance et de la valorisation économique d’espèces végétales tinctoriales issues de la biodiversité réunionnaise.

Impacts sur le territoire :

Le projet s’inscrit pleinement dans l’un des secteurs prioritaires dans le cadre de la stratégie intelligente (S3) du territoire à savoir « La Réunion productrice de solution en bio-économie tropicale au service de l’économie du vivant » et plus particulièrement les fiches actions : 1. Conservation et restauration écologique et 4. Extraction et mobilisation de principes actifs de la biodiversité tropicale.

De plus, il permettra le recrutement de 2 ingénieurs et d’un technicien de recherche. Il favorisera par ailleurs la formation d’étudiants de niveau master dans la valorisation de ressources naturelles afin d’encourager les jeunes talents pour la consolidation des capacités de recherche et d’innovation à La Réunion, contribuant ainsi au renforcement de pôles d’excellence de la recherche dans l’Océan Indien ainsi qu’au développement de filières locales dédiées.

Calendrier prévisionnel : 24 mois de travaux à partir du 1er octobre 2020

Partenaires :

  • Conservatoire Botanique National de Mascarin (CBNM) : État des lieux des plantes tinctoriales à la Réunion
  • Cyclotron Réunion Océan Indien (CYROI) : Prestation analytique pour le profilage RMN et l’identification structurale des métabolites secondaires
  • UMR Qualisud (Réunion, Montpellier) : Détermination des activités biologiques, criblage pharmaco-toxicologique préclinique des extraits végétaux et essais de nouvelles applications en vue de la valorisation des colorants sur textiles, produits alimentaires, cosmétiques et pharmaceutiques
  • UMR DéTROI (UR) : Étude toxicologique des actifs végétaux sur le modèle zebrafish
  • Qualitropic – La Réunion : Etude de marché

Sohini Claverie, enseignante en Génie Biologique, a soutenu sa thèse de doctorat intitulée : « Étude de la diversité et de la structuration des communautés virales à l’échelle des agro-écosystèmes. Le modèle épidémiologique des mastrévirus des Poaceae à La Réunion », le mardi 2 juin sous la direction de Monsieur Jean-Michel LETT.

Composition du jury :

  • Madame Nathalie BECKER, Maître de conférence, HDR, Muséum National d'Histoire Naturelle
  • Monsieur Camille LEBARBENCHON Maître de conférence, Université de La Réunion
  • Monsieur Jean-Michel LETT Chercheur HDR, CIRAD
  • Monsieur Sébastien MASSART, Professeur, Université de Liège
  • Madame Mylène OGLIASTRO, Directrice de Recherches, INRA - Montpellier
  • Monsieur Stéphane POUSSIER Professeur, Université de La Réunion


 Résumé :

Ces dernières décennies, le concept de phytovirus en tant qu'entité strictement pathogène a été particulièrement remis en question. L’ubiquité, l’abondance et la diversité des virus ont mis en exergue que ceux-ci font partie intégrante des écosystèmes. Historiquement, la majeure partie des études de phytovirologie ont porté sur une minorité de virus pathogènes des cultures, la diversité et la structure des populations virales à l’échelle des écosystèmes restant largement méconnues. Afin de mieux comprendre comment les phytovirus interagissent entre eux et avec leur environnement et comment les communautés virales s’assemblent et évoluent, il apparait aujourd’hui essentiel de les étudier à l’échelle des écosystèmes. En particulier, les agro-écosystèmes, véritables interfaces entre mondes sauvages et cultivés, apparaissent comme une échelle pertinente. En effet, la promiscuité entre les virus, les insectes vecteurs et de nombreuses espèces de plantes cultivées, sauvages et adventices avec différents mode de vie (annuelles vs pérennes) et aux origines multiples (exotiques vs indigènes) facilitent de nouvelles interactions pouvant aboutir à l‘émergence de nouveaux variants viraux. Néanmoins, malgré les avancés liées à la métagénomique, il reste encore difficile de caractériser l’ensemble de la diversité virale d’un environnement. Pour pallier à cette difficulté, nous avons choisi de nous focaliser sur les phytovirus du genre Mastrevirus, transmis par cicadelles et responsables de nombreuses maladies sur cultures en Afrique et dans les îles de l’océan Indien.

Dans un premier temps, nos travaux ont porté sur le développement d’une approche de métagénomique dédiée et spécifique aux virus à petits génomes à ADN circulaire tels que ceux des mastrévirus et plus largement ceux de la famille des Geminiviridae. Cette approche dénommée RCARA- NGS repose sur l'amplification en cercle roulant, le marquage des amplicons par PCR aléatoire et le séquençage haut débit Illumina avant classification des lectures obtenus par recherche de similarité et placement phylogénétique. L’utilisation de 160 étiquettes PCR uniques a permis de multiplexer jusqu’à 1200 échantillons par manipulation. Après validation de la méthodologie par clonage et séquençage Sanger, elle a été appliquée à des échantillons de Poaceae collectés à l’échelle d’un agro-écosystème de La Réunion.

L’analyse de près de 3000 échantillons représentant 30 espèces de Poaceae a permis de démontrer que 18 de ces espèces et globalement 8 % des plantes évaluées étaient infectées par des mastrévirus. De manière importante, la majorité de ces échantillons positifs ne présentaient pas de symptômes visibles de maladie. Alors que cinq espèces de mastrévirus préalablement décrites à La Réunion ont été ré-identifiées durant nos travaux, nous avons aussi pu décrire pour la première fois à La Réunion une espèce déjà connus dans la région mais surtout trois nouvelles espèces de mastrévirus et une espèce d’alphasatellite, inconnus jusqu’à lors et toutes identifiées sur plantes non-cultivées. L’analyse de la structure d’association plante-virus a permis de montrer la présence de virus spécialistes et généralistes. En particulier, la souche B du maize streak virus (MSV-B) a été retrouvée chez 15 des 18 espèces de plantes hôtes identifiées. La structure de la communauté de mastrévirus montre l’imbrication des gammes d’hôte des virus spécialistes dans celle du MSV-B mais l’absence globale de modularité. La présence en co-infection du MSV-B avec la majorité des autres mastrévirus pourrait favoriser les phénomènes de recombinaison. C’est d’ailleurs chez deux variants du MSV-B que des évènements de recombinaison avec le MSV-A ont pu être détectées.

Dans leur ensemble, nos résultats ont permis une première description de l’agencement d’une communauté de mastrévirus à l’échelle d’un agro-écosystème. La stabilité de cette communauté dans le temps et en réponse aux changements tels que ceux associés aux invasions biologiques, sera une prochaine étape dans la compréhension du rôle des virus dans les écosystèmes.

 

Yanis Caro, enseignant chercheur au sein du département Hygiène Sécurité, Environnement a publié " La voie de biosynthèse de la bikaverine chez Fusarium oxysporum " avec l’antenne Sud du laboratoire CHEMBIOPRO de l’IUT.

Retrouvez sur cette page le résumé de la publication ainsi que l'article complet en anglais.