Des arbres transgéniques pour produire des biocarburants

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Qui ne se souvient pas des désastreuses interventions des terroristes écologistes qui ont détruit des essais en plein champ de peupliers transgéniques mis au point par l’INRA. Ces peupliers avaient été rendus stériles pour pouvoir pousser plus rapidement, une croissance accélérée de 20 % car l’arbre ne fait plus de fleurs ni de graines. Il faut rappeler que ces travaux leaders en la matière avaient été financés par les contribuables français.

Aux USA l’approche de la transgenèse des plantes, en particulier des arbres, est plus pragmatique et quand c’est le Département de l’Energie (DOE) qui prend les choses en main dans le cadre du développement de végétaux adaptés à la production de bio-carburants il n’y a pas d’interventions de ces groupuscules fanatisés d’écologistes puisque justement ces arbres ont été mis au point dans le but de préserver l’environnement et de permettre à terme de libérer la culture du maïs dont une grande partie sert non plus à nourrir les animaux d’élevage et accessoirement les êtres humains mais à fabriquer de l’alcool. Cette déviation de l’utilisation du maïs pour produire de l’alcool n’a pas vraiment de justifications morales ou éthiques, mais c’est un point de vue personnel que je ne partage qu’avec moi-même.

Il s’agit de trembles qui ont été judicieusement modifiés génétiquement pour que l’accès aux polysaccharides structuraux soit plus aisé.

Le peuplier-tremble, un arbre à croissance rapide, a été choisi par l’équipe du Docteur Chang-Jun Liu au Département de Biologie du Brookhaven National Laboratory pour modifier avec succès les pourcentages respectifs de cellulose, d’hémicellulose et de lignine du bois. La première étape de production d’alcool à partir de bois consiste à soumettre la pulpe à une digestion enzymatique des celluloses pour produire des sucres fermentescibles. Or la lignine, un polymère structural hydrophobe (qui n’aime pas l’eau pour dire les choses ainsi) est un obstacle important pour l’accessibilité des cellulases à la cellulose. Les rendements de la digestion enzymatique conduisant à du sucre sont plutôt mauvais mais nettement moins coûteux en énergie et moins polluants qu’une hydrolyse à chaud en milieu acide. Pour que la production d’alcool à partir de bois soit compétitive avec celle effectuée à partir de maïs il fallait réduire la teneur en lignine sans pour autant altérer la croissance du végétal puisque la lignine constitue un tissu de soutien indispensable à cette croissance.

La lignine est un polymère complexe dont les unités constitutives sont, entre autres, le para-hydroxyphénol, le guaiacol et le syringol. Il s’agit de phénols substitués. Pour arriver à diminuer la teneur en lignine du bois il faut interférer avec la fonction alcool du phénol afin d’inhiber si possible partiellement la polymérisation de ces monomères appelés génériquement des lignols. C’est un peu compliqué mais il faut en passer par cette explication pour comprendre l’intérêt de ces travaux. La figure ci-dessous tirée de l’article paru dans Nature Communications (voir le doi) illustre la fonction de l’enzyme étranger qui a été introduit dans le génome du tremble pour bloquer la fonction alcool des lignols :

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Il s’agit de la MOMT4 ou mono-lignol 4-O-methyl transférase dont le gène a été modifié afin de bloquer partiellement la fonction -OH impliquée dans le processus de polymérisation. Ce gène a été mis sous le contrôle d’un promoteur issu du haricot connu pour intervenir lors de la croissance du xylème. Le résultat est spectaculaire dans la mesure où malgré une diminution de plus de 50 % de la teneur globale en lignine et une augmentation en parallèle de 20 % de la teneur en cellulose la croissance de la plante n’est pas perturbée. De plus, et puisque c’était le but final de cette modification génétique, l’efficacité de la production de sucre lors de la digestion enzymatique de la pulpe de bois a été améliorée de plus de 55 % conduisant à une production d’éthanol après fermentation améliorée d’autant.

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Notes explicatives des illustrations (Nature). À gauche un plan de tremble contrôle et trois lignées différentes de plante transgénique. À droite colorations spécifiques de la lignine en comparaison du contrôle. Le trait blanc représente 1 mm.

Structure générale du lignol. MOMT : mono-lignol 4-O-methyl transférase, SAM : S-adénosyl-méthionine, donneur de méthyle.

Source : Nature Communications, doi : 10.1038/ncomms11989