​La majeure partie de la biomasse végétale, non consommable par l’Homme, est composée de lignine et de polysaccharides comme la cellulose. Or des microorganismes fermenteurs présents dans le sol, la mer ou l’intestin de certains animaux peuvent dégrader cette biomasse¹. Pour mieux utiliser industriellement cette ressource², il est indispensable de comprendre comment ces microorganismes dépolymérisent et métabolisent les polysaccharides, et en particulier quelles combinaisons d’enzymes entrent en jeu. Une équipe du CEA-Genoscope a donc développé une méthode générique pour étudier le catabolisme³ de la biomasse, puis l’a appliquée à Clostridium phytofermentans. Récemment isolée du sol forestier, cette bactérie transforme les débris végétaux en éthanol et hydrogène.

La méthode combine trois approches. Les chercheurs cultivent d’abord les microorganismes sur différents types de polysaccharides et mesurent leur croissance dans ces conditions. Ils séquencent également leur ARN afin de déterminer quels gènes, et donc quelles enzymes, sont surexprimés en présence de tel ou tel polysaccharide. Enfin, après purification, ils caractérisent in vitro l’activité de ces enzymes. Chez Clostridium phytofermentans, l’équipe a purifié 56 enzymes et précisé le rôle de 32 d’entre elles dans la dégradation de la biomasse.

Un modèle du métabolisme a ainsi été construit pour cette bactérie, montrant en particulier que la dégradation d’un polysaccharide nécessite souvent l'action combinée de plusieurs enzymes. Ces résultats faciliteront par la suite l'ingénierie de mélanges enzymatiques, voire de microbes modifiés, pour la production industrielle de biocarburants ou d’autres molécules d’intérêt à partir de la biomasse végétale.

1 c’est une étape clé du cycle du carbone
2 aujourd’hui, seuls 2% de la biomasse cellulosique sont utilisés à des fins industrielles
3  le catabolisme (réactions de dégradation) et l’anabolisme (réactions de synthèse) sont les deux composants du métabolisme