La levure légère et heureuse pourrait changer notre approche des biocarburants

La lumière c'est la vie

La quasi-totalité de l'énergie de la civilisation humaine provient du soleil. La nourriture, la biomasse et le bois poussent grâce à la lumière du soleil. Le charbon, le gaz et le pétrole sont issus de plantes mortes il y a des millions d'années. Même les vents résultent du réchauffement de l'atmosphère par le soleil. Et, bien sûr, nous disposons aujourd'hui de panneaux solaires. Compte tenu de la part de nos besoins énergétiques couverte par les organismes vivants qui exploitent l'énergie solaire, le concept de biocarburants est logique.

Le problème est que les biocarburants de première et deuxième génération, utilisant des cultures comme le maïs et la canne à sucre ou des résidus agricoles, ont tendance à avoir un rendement énergétique plutôt faible en raison de la quantité de combustibles fossiles et d’engrais utilisés pour cultiver ces cultures.

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Les biocarburants de troisième génération cherchent à utiliser des algues, ce dont nous avons parlé plus en détail dans notre article «Biocarburant algal : la prochaine révolution énergétique ? ».

Mais et si nous pouvions rendre n’importe quel organisme capable d’effectuer la photosynthèse ? Ce qui était jusqu’à présent une chimère a été partiellement réalisé par des chercheurs de Georgia Tech.

Levure lumineuse

La levure est probablement le micro-organisme le mieux compris au monde. Depuis l'aube de la civilisation, l'homme exploite ses capacités biochimiques pour produire du pain, de l'alcool et des produits laitiers fermentés.

Les levures sont également l’un des « modèles » d’organismes les plus courants dans les laboratoires de biologie. Et d’importantes bio-usines pour de nombreux médicaments et biomolécules utiles.

Pourtant, les levures doivent être nourries avec du sucre ou d’autres composés pour rester en vie. Du moins, c'était vrai jusqu'à Anthony Burnetti, chercheur scientifique travaillant chez Professeur agrégé Guillaume RatcliffLe laboratoire de, a réussi à rendre la levure capable de récolter l'énergie de la lumière.

« Tout ce que nous avions à faire était de déplacer un seul gène, et ils se sont développés 2 % plus rapidement à la lumière que dans l’obscurité. Sans aucun réglage ni aucune persuasion minutieuse, cela a simplement fonctionné.

Un tout nouveau type de levure

L’équipe est expérimentée dans la modification de la levure, un organisme commun et omniprésent doté d’un potentiel nouveau et inattendu. Ils ont notamment réussi à transformer la levure unicellulaire en un organisme multicellulaire complexe dans le «Expérience d'évolution à long terme de la multicellularité ».

Source: Georgia Tech

Une limite à la croissance de ces levures multicellulaires était l’accès à l’oxygène dans les « tissus » internes. C’est pourquoi ils ont fait de la levure un organisme photosynthétique.

Pour ce faire, ils ont ajouté aux levures une protéine, la rhodopsine. Cette protéine est connue pour réaliser une partie de la photosynthèse sans les protéines et biomolécules complexes des plantes supérieures (comme la chlorophylle).

En ajoutant simplement un gène codant pour une protéine rhodopsine, la levure pourrait capter la lumière et se développer plus rapidement. L'augmentation a été modeste, un taux de croissance de seulement +2 %, mais significative en raison du simple changement. Et cette croissance accrue n’a pas encore été optimisée.

Biocarburant avec biologie synthétique

Jusqu’à présent, la recherche sur les biocarburants a tenté de modifier les plantes déjà photosynthétiques (maïs, canne à sucre ou algues) et de rendre le processus suffisamment efficace pour avoir un sens économique.

Mais cela s’est heurté à plusieurs obstacles, car les biomatériaux contenus dans des plantes et des cultures de qualité supérieure comme le maïs ne sont pas facilement disponibles, et leur transformation en éthanol entraîne de nombreuses pertes d’énergie. Les algues sont quant à elles plus prometteuses, mais les cultiver sans contamination est loin d’être une tâche simple.

Au contraire, la culture de la levure est un processus bien compris et couramment réalisé dans les processus industriels massifs. Transformer la levure en substitut aux algues pourrait ouvrir la voie à de nouvelles méthodes de synthèse de biocarburants. Au lieu de compter sur des processus complexes pour cultiver des algues, nous pourrions concevoir des levures ou des bactéries afin qu’elles puissent se développer uniquement à partir de la lumière du soleil et bénéficier du fait que ces organismes sont beaucoup plus faciles à cultiver en quantités industrielles.

Stocks de carburants issus de la bio-ingénierie

Dans l’ensemble, il s’agit d’un segment encore très jeune et prometteur de la recherche et de la bio-ingénierie sur les biocarburants. Ainsi, les entreprises les plus susceptibles de tenter d’en faire une réalité auront besoin de niveaux élevés d’expertise en biologie synthétique et/ou en production de biocarburants.

La liste ci-dessous n'est qu'une suggestion des entreprises qui pourraient voir du potentiel dans la découverte des chercheurs de Georgia Tech.

1.  Industrie de la dépendance

Industrie de la dépendance est un immense conglomérat indien, la plus grande entreprise privée du pays, active dans les télécommunications, le textile et l'énergie. En 2022, elle a été la première entreprise indienne à atteindre 100 milliards de dollars de revenus.

Reliance a annoncé en 2022 son entrée sur le marché des biocarburants à base d'algues, bénéficiant de « l’un des plus grands systèmes de culture d’algues au monde »Jusqu'à présent, son portefeuille énergétique se composait principalement de raffineries et d'usines pétrochimiques. Grâce à ce projet d'algues, elle pourrait démarrer la production et exploiter l'abondance du soleil indien (ainsi que les déserts incultes) pour réduire l'extrême dépendance du pays aux importations de combustibles fossiles étrangers.

L'entreprise est également active dans la production de biogaz issu de déchets agricoles, le faisant Le plus grand producteur de bioénergie de l'Inde.

2. Ginkgo Bioworks

L'entreprise produit des organismes à la demande pour des applications spécifiques. Cela inclut les applications biomédicales, mais également de nombreux programmes en sciences industrielles et en sciences des matériaux.

Gingko est exactement le type d'entreprise vers lequel de grands conglomérats industriels comme Reliance pourraient se tourner pour concevoir une levure sur mesure dédiée à la production de biocarburants.

Gingko Bioworks a largement diversifié ses applications avec de nombreux programmes de recherche et partenariats :

• cannabinoïdes
• Production de vaccins à ARNm et médecine des acides nucléiques
• Protéines alimentaires
• Production d'engrais biologiques en partenariat avec Bayer
• Microbes programmables pour les maladies intestinales
• Bioremédiation des microplastiques
• Biosécurité et détection d'agents pathogènes
• Recyclage des déchets et des contaminants

Elle gagne de l’argent en étant d’abord payée d’avance pour le processus de développement, puis sous forme de redevances sur le produit fini.

2023 a été une année riche pour Gingko, avec des dizaines de partenariats, dont :

• 331 millions de dollars de contrats avec Pfizer.
• Accord de 490 millions de dollars avec Merck pour optimiser la fabrication de produits biologiques.
• Contrat de 406 millions de dollars avec Boehringer Ingelheim pour des cibles non médicamenteuses.
• Collaboration avec Biogen et Novo Nordisk pour des montants non divulgués.

Source: Gingko Bioworks

Ginkgo Bioworks s'associe également à toutes les grandes sociétés agricoles, dont la plupart ont des intérêts dans la production de biocarburants et la microbiologie. Quelques-uns d'entre eux incluent Bayer, Cargill, Syngenta, Corteva, ADM, Exacta, etc.