Génération de mutants hyperfilamenteux de Bacillus subtilis pour la production de lipopeptides en bioréacteur à biofilm

La bactérie à Gram positif Bacillus subtilis produit la surfactine, un puissant lipopeptide biosurfactant présentant des nombreuses propriétés avec des applications industrielles diverses. Les avantages de la surfactine par rapport aux surfactants chimiques sont sa biodégradabilité et sa faible concentration micellaire critique. De plus, son utilisation est de plus en plus envisagée dans le secteur phytosanitaire comme produit de biocontrôle en tant que substance élicitrice des mécanismes de défense des plantes. Cependant, pour une production à l’échelle industrielle le taux de rendement de surfactine n’est pas encore assez élevé. La formation excessive de mousse et des procédés en aval contenant des opérations complexes rendent la production difficile. Des chercheurs de l’Université de Liège – Gembloux Agro-Bio Tech et de l’Université de Lille1 – Institut Charles Viollette ont développé des procédés de production et de purification en continu basés sur : (1) un réacteur à biofilm à film tombant contenant un empilement métallique structuré comme support pour la biomasse; (2) un bioréacteur à contacteur à membrane air/liquide. L'aération dans ces deux procédés est réalisée sans bullage. Cela permet d’éviter la formation de mousse. L'objectif de ce travail est la génération des mutants de B. subtilis hyperfilamenteux présentant une capacité d'adhésion améliorée sur le support du réacteur à biofilm afin d’intensifier ce dernier et ainsi optimiser la production de la surfactine. En outre, l'impact de la croissance filamenteuse sur la production de surfactine et sur la fixation des cellules sera examiné.

Les mutants filamenteux de B. subtilis ont été générés par une méthode de suppression de gène sans marqueur. Des délétions de gènes provoquant une croissance filamenteuse due à une division cellulaire moins efficace et à une modification de la composition de membrane ont été réalisées. L’analyse du développement de la biomasse et de la production de surfactine a été effectuée en fiole agitée et dans des chambres d’écoulement. De plus, le phénotype des cellules bactériennes a été analysé par cytométrie en flux et par microscopie. La suppression multiple des gènes a entraîné une croissance bactérienne filamenteuse. Les mutants filamenteux n'ont pas montré une diminution significative du rendement de surfactine par rapport à la souche témoin dans des conditions d’agitations. L'adaptation sélective de B. subtilis au processus de production par génie génétique semble être une approche prometteuse afin d'optimiser le rendement de la production de surfactine.