XYLANFACTORY - Optimisation de la culture d'une bactérie thermophile en bioréacteurs pour la production d'hémicellulases et la valorisation des xylanes des biomasses lignocellulosiques

Le fractionnement pour la valorisation des hémicelluloses de la biomasse lignocellulosique est une étape clé du bioraffinage du végétal. L’utilisation d’enzymes lignocellulolytiques est une des voies utilisées pour l’hydrolyse des biomasses car elle est éco-responsable. Il est nécessaire de disposer d’enzymes efficaces et d’optimiser leur production. Cette thèse a pour objectif d’améliorer la production d’hémicellulases par une bactérie thermophile, Thermobacillus xylanilyticus. Cette bactérie hémicellulolytique sécrète une enzyme de la famille GH11 avec une forte activité xylanase mais cette activité a tendance à baisser au cours des cultures. La thèse s’est focalisée sur l’étude des facteurs populationnels impactant la chute de l’activité lors de cultures successives. Une dérive phénotypique menant à la présence d’une sous-population tricheuse a été identifiée comme responsable de la perte d’activité. Des stratégies de contrôle de la diversification phénotypique ont alors été établies. Elles ont été basées sur l’introduction de changements environnementaux (sources de carbone) ou en changeant l’état physiologique des cellules (âge des inocula) lors de cultures successives pour améliorer la production d’enzymes. A partir de ces approches, l’activité xylanase a pu être augmentée jusqu’à 15-fois en alternant la source de carbone. Les activités complémentaires β-xylosidase et acétyle estérase ont été augmentées en changeant l’âge de l’inocula (cellules en phase stationnaire). Dans la dernière partie de la thèse, la stratégie des changements environnementaux a été faite avec des cultures en ségrégostat ce qui a permis de contrôler la diversification phénotypique de la souche en bioréacteurs.