Les émissions de gaz à effet de serre associées à l'utilisation intensive des combustibles fossiles, en particulier dans le secteur de l'énergie, sont reconnus responsables du changement climatique depuis plusieurs années. Il est donc urgent de remplacer les combustibles fossiles et les produits chimiques issus de ces ressources par des processus renouvelables, à faibles émissions de carbone ou même climatiquement neutres. La loi sur l'énergie et le climat adoptée en novembre 2009 exige une réduction de 40 % de la consommation de combustibles fossiles d'ici 2030 (par rapport à 2012), et fixe ensuite l'objectif d'atteindre la neutralité climatique d'ici 2050 (Loi européenne sur le climat).
Les sources d'énergie renouvelables, telles que la biomasse lignocellulosique, sont reconnues comme une source de choix composée de sucres fermentescibles pour la production de produits chimiques ou de carburants. Cependant, cette source abondante et à faible coût de cellulose et d'hémicellulose reste sous-utilisée en raison des difficultés pour sa dégradation. Certaines bactéries anaérobies sont cependant capables de fermenter cette biomasse. Les bioprocédés consolidés ou Consolidated Bioprocessing (CBP) visent à exploiter la lignocellulose en combinant la production d'enzymes, l'hydrolyse et la fermentation en porduit d’intérêt en une seule étape. Le projet SynBio-P a pour objectif de développer un processus biotechnologique pour produire des produits chimiques à partir de la lignocellulose en concevant de nouveaux des consortia bactériens synthétiques et en les mettant en oeuvre dans un seul bioréacteur. L'originalité de la proposition SynBio-P réside dans la combinaison i) d’une bactérie anaérobie mésophile native dégradant la lignocellulose, R. cellulolyticum, avec ii) une autre bactérie : une souche d'E. coli déjà modifiée génétiquement ou Lactococcus cremoris, toutes deux capables de convertir en anaérobiose directement les sucres solubles (monosaccharides et disaccharides) en éthanol ou acide lactique respectivement, avec un rendement élevé.
L'objectif du projet SynBio-P est de concevoir, construire, étudier la fonctionnalité et optimiser les performances d'un nouveau consortium jamais décrit auparavant, capable de dégrader la biomasse lignocellulosique en produits d’intérêt à à un rendement maximal et en une seule étape. Les objectifs principaux sont de développer i) de nouvelles souches génétiquement modifiées adaptées aux objectifs de la co-culture, ii) un système biologique de co-culture symbiotique stable et contrôlé produisant de l'éthanol ou du lactate à partir de lignocellulose, iii) la calibration d'une méthode de modélisation génomique à échelle du genome qui sera appliquée aux souches, y compris des bactéries peu étudiées telles que R. cellulolyticum, ainsi qu’a l'analyse du consortium synthétique, iv) le développement du processus de fermentation avec un changement d’échelle, visant un TRL4. Notre projet aboutira à une étude approfondie des consortiums bactériens et de leurs interactions en utilisant des approches omiques, de modélisation métabolique et d'ingénierie métabolique, toutes les données alimentant les unes les autres tout au long du projet. Ces réalisations
correspondent pleinement aux axes de recherche 2 et 4 de l'appel PEPR B-BEST.