Une nouvelle enzyme améliore la dégradation des résidus agricoles

Très utilisées en biotechnologie dans les secteurs alimentaire et non-alimentaire, les enzymes jouent aussi un rôle clé dans la fabrication de bioéthanol. Une équipe de chercheurs brésiliens et européens a identifié une nouvelle enzyme issue des sols brésiliens, très prometteuse pour une meilleure dégradation de la cellulose contenue dans les végétaux. 

Le projet est mené depuis 2023 par des chercheurs du Centre national brésilien de recherche en énergie et matériaux (CNPEM), en partenariat avec des scientifiques d’Inrae, de l’université Aix-Marseille et de l’université technique du Danemark (DTU). Leurs résultats ont été publiés dans la revue Nature le 12 février 2025. 

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La bagasse, ce résidu ligneux obtenu après l’extraction du sucre de canne, est particulièrement riche en cellulose. Face aux volumes de bagasse produits chaque année par l’industrie sucrière brésilienne, le pays valorise ce résidu de plusieurs manières, notamment dans des bioraffineries pour produire du bioéthanol. Mais pour pouvoir être utilisée, la cellulose doit être dégradée afin de libérer les glucides qu’elle contient. C’est à cette étape que les industriels utilisent des enzymes sécrétées par des microorganismes capables de décomposer la cellulose. « Malgré l’ajout de nouvelles enzymes aux cocktails enzymatiques toujours plus évolués et plus performants, nous avons du mal à atteindre le 100% de libération du glucose », explique Jean-Guy Berrin, directeur de recherche à Inrae basé à Marseille dans l’unité BBF (Biodiversité et biotechnologie fongiques). 

La nouvelle enzyme identifiée au Brésil et nommée CelOCE (Cellulose Oxidative Cleaving Enzyme), pourrait aider à améliorer le taux de conversion. Grâce « à sa petite taille et sa structure sous forme dimérique, elle possède une affinité exceptionnelle pour la cellulose », explique le communiqué d’Inrae publié le 17 février 2025. « L’enjeu est d’arriver à dégrader toute la cellulose le plus vite possible. Plus le procédé est court, plus il est économiquement rentable », explique Jean-Guy Berrin. 

Une découverte déjà brevetée 

Dans le cadre du projet, les chercheurs ont pu tester le potentiel de CelOCE en conditions quasi-industrielles dans un bioréacteur de 300 litres. En la rajoutant au cocktail d’enzymes utilisées pour dégrader la cellulose de la bagasse, ils ont pu observer « une amélioration de 21% de la libération du glucose », précise Jean-Guy Berrin. Bien que CelOCE a jusqu’à présent été uniquement testée sur la bagasse, « il n’y a pas de raison que ça ne marche qu’avec cette biomasse », estime le directeur de recherche d’Inrae. Le point commun entre toutes les biomasses est qu’elles sont toutes constituées de cellulose. »   

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L’équipe brésilienne a déjà déposé un brevet pour sa découverte, et espère « accroître la compétitivité et l’efficacité des bioraffineries au Brésil », selon Mario Murakami, le directeur du projet au CNPEM cité dans le communiqué de l'organisme brésilien publié le 12 février 2025. Face aux enjeux économiques potentiels, Jean-Guy Berrin préfère rester discret sur les travaux futurs de l’équipe, en précisant seulement qu’il s’agira d’en savoir plus sur l’origine et le mécanisme de la nouvelle enzyme. Même si le Brésil privilégie une transformation de la bagasse en bioéthanol, « en France, notre objectif est de valoriser une grande diversité de résidus agricoles, il y a plusieurs filières avec du potentiel, comme des pailles de céréales, des cultures dédiées comme le peuplier ou le miscanthus ou des résidus forestiers », termine-t-il.