Utiliser CRISPR-Cas9 pour pirater génétiquement le mycélium comestible en substituts de viande

Mycélium de champignons pour remplacer la viande

De nombreux efforts récents ont été entrepris pour cultiver de la viande en laboratoire afin de réduire les conséquences écologiques et climatiques de l’élevage du bétail. Cependant, ces tentatives ont jusqu’à présent donné des résultats limités, en partie à cause des coûts et des difficultés techniques liés à la production de viande dans un environnement artificiel.

Une alternative consiste à créer un substitut de viande sans animaux. Et pour que cela fonctionne commercialement, plus le goût et la texture se rapprochent de la viande, plus il est facile de convaincre les consommateurs.

Jusqu’à présent, la plupart des substituts étaient d’origine végétale, comme les burgers d’Impossible Foods.

Source: Save On Foods

Cependant, il a été difficile de reproduire pleinement la sensation et le goût de la vraie viande avec des alternatives d’origine végétale. Les cuisiniers végétariens et véganes savent que les champignons sont souvent un bon substitut à la viande dans les recettes classiques.

Et les chercheurs se penchent désormais sur la modification génétique des champignons afin de les rendre beaucoup plus semblables à la viande.

Rendre le mycélium au goût similaire à la viande

Exploiter les traditions établies

Des chercheurs de l’Université de Berkeley, en Californie, ont étudié un champignon/moisissure déjà utilisé depuis des siècles dans la production alimentaire en Asie : Aspergillus oryzae, ou moisissure de koji. C’est l’ingrédient clé dans la fabrication d’éléments essentiels de la cuisine asiatique tels que le miso, le saké et la sauce soja.

Auparavant, l’équipe avait déjà travaillé sur Neurospora intermedia, un champignon traditionnellement utilisé en Indonésie pour produire un aliment de base appelé oncom. Ils l’ont employé pour créer un plat entièrement nouveau :

“Nous avons développé un procédé avec seulement trois ingrédients – du riz, de l’eau et le champignon – pour obtenir une bouillie d’un beau rouge‑orange éclatant”

Utiliser le mycélium des champignons pourrait offrir de nombreux avantages par rapport à la viande. La plupart des champignons constituent une alimentation plus saine que les plantes et la viande, avec des effets positifs sur la prévention du cancer, les maladies cardiovasculaires, les troubles métaboliques, etc.

Ils sont également très efficaces pour convertir la matière organique en nourriture comestible, y compris à partir de déchets agricoles, de bois, etc.

Enfin, contrairement aux substituts d’origine végétale, le mycélium peut être directement transformé en galettes à l’aspect viande sans nécessiter de transformations poussées, de purification des protéines ou d’ajout d’ingrédients. La seule étape de traitement consiste à éliminer l’excès de liquide de la biomasse avant le broyage et la cuisson.

Utiliser CRISPR pour créer des aliments novateurs

CRISPR‑Cas9 a jusqu’à présent été principalement évoqué dans le cadre de la thérapie génique, le premier traitement ayant été approuvé fin 2023, comme nous l’avons abordé dans notre article « Thérapies géniques de la drépanocytose approuvées par la FDA, soulignant le potentiel des technologies CRISPR/Cas9 ».

CRISPR peut être utilisé pour de nombreuses autres applications nécessitant l’ajout ou la modification du patrimoine génétique d’un organisme. L’équipe de Jay Keasling à Berkeley a commencé une série de modifications génétiques de la moisissure de koji, en utilisant CRISPR‑Cas9, afin de lui donner le goût de la vraie viande :

• Ils ont fait en sorte que la moisissure produise une grande quantité d’une molécule appelée hème (comme dans l’hémoglobine), qui confère à la viande sa couleur et sa saveur.
• Ensuite, ils ont ajouté la production d’ergothionéine, un antioxydant présent uniquement dans les champignons et associé à des bienfaits pour la santé cardiovasculaire.

Source: Nature.com

Cela a donné des champignons rougeâtres qui, après avoir retiré une partie de leur teneur en eau, peuvent être façonnés en galette de burger et frits de la même manière.

Source: Nature.com

Le kit d’outils CRISPR pour le mycélium comestible est décrit en détail dans l’article scientifique « Mycélium comestible bio‑ingénéré pour une valeur nutritionnelle et un attrait sensoriel améliorés grâce à une boîte à outils de biologie synthétique modulaire » publié dans Nature Communications.

Dans cet article, ils indiquent que la moisissure de koji modifiée possède « les niveaux les plus élevés d’hème intracellulaire dans le mycélium fongique et un exemple rare d’ingénierie de la biosynthèse de l’hème chez les champignons filamenteux ».

Prochaine étape pour créer de la viande à base de mycélium

Bien qu’elle se rapproche des résultats escomptés, la galette de moisissure de koji n’est pas encore parfaite. Les chercheurs envisagent déjà les prochaines étapes pour la rendre encore plus semblable à la viande :

• Améliorer la texture, en allongeant les fibres du mycélium afin qu’elles procurent une sensation plus proche de la viande lors de la consommation.
• Optimiser la composition lipidique, pour la rendre à la fois plus saine et plus agréable en bouche.
• Ajouter ou augmenter davantage la concentration d’ingrédients fonctionnels essentiels aux bienfaits des champignons médicinaux utilisés en médecine traditionnelle, tels que le reishi, le shiitake, le crinière de lion, le maitake, etc.

Le kit d’outils CRISPR développé pour cette recherche pourrait également être appliqué à d’autres champignons comestibles, ces derniers étant préférables aux espèces plus exotiques ou industrielles, car ils possèdent une longue histoire de consommation humaine ainsi qu’un profil chimique, nutritionnel et de sécurité connu.

Entreprises proposant des substituts de viande à base de mycélium

1. Eat Meati

L’entreprise utilise du mycélium non génétiquement modifié pour produire un substitut de viande à base de mycélium.

Source: Meati

Ils utilisent MushroomRoot (mycélium de N. crassa), que l’on trouve naturellement dans les zones brûlées après les incendies de forêt. Le kit d’outils CRISPR‑Cas9 développé à Berkeley pourrait également être adapté pour modifier le mycélium de N. crassa.

2. Untamed Feast

Cette entreprise axée sur les champignons vend principalement des extraits de champignons, des champignons séchés et des plats préparés contenant des champignons aussi variés que les morilles, les cèpes, les chanterelles et le chaga.

Source: Untamed Feast

Elle commercialise également « Mushroom Meat », un substitut de viande pour burgers à base d’un mélange de champignons sauvages (cèpes, bolets, shiitake, pleurotes, agaric, chaga) ainsi que de protéines de soja, de farine de riz, d’algues et d’amidon de maïs.

3. Prime Roots

Cette entreprise utilise déjà la moisissure de koji pour produire des produits à l’aspect viande, notamment des charcuteries (salami, pepperoni, pepperoni de style pizza, pâtés à la sauge et aux truffes noires, et foie gras en torchon) et du bacon.

Source: Prime Roots

Étant donné que l’entreprise utilise déjà la moisissure de koji pour fabriquer des substituts de viande, il est évident que la recherche de Berkeley pourrait s’appliquer directement à leurs produits et représenter la prochaine étape pour l’entreprise.

Cela pourrait se faire soit par une collaboration directe, soit en reproduisant la R&D et en l’adaptant à leurs propres souches de moisissure de koji ainsi qu’à leurs processus de fabrication.

Conclusion

Les aliments alternatifs sains ressemblant à la viande, qui nécessitent moins de ressources tout en offrant le même goût, sont susceptibles de devenir un marché important si l’économie de leur culture est viable. Les viandes d’origine végétale et cultivées en laboratoire sont de bonnes options, mais rencontrent respectivement les obstacles d’une transformation complexe et d’une structure à coût élevé.

En revanche, le mycélium fongique se développe bien en laboratoire et en conditions industrielles et est utilisé depuis des millénaires dans de nombreux processus de fermentation pour produire du pain, de la bière, du saké, du miso, de la sauce soja, etc.

Avec l’émergence de nouveaux outils d’ingénierie génétique comme CRISPR, il est désormais réaliste d’attendre que le mycélium atteigne la parité avec la « vraie » viande en termes de texture, de saveur, de couleur, etc., dans les prochaines années.

En plus d’avoir le même goût que le bœuf haché, un produit à base de viande fongique sera probablement beaucoup plus sain, apportant des niveaux élevés d’antioxydants et d’autres molécules bénéfiques pour la santé à l’alimentation des consommateurs.

Enfin, ces méthodes de culture seront très utiles pour recycler les déchets agricoles, cultiver des aliments dans des zones à espace limité comme les fermes urbaines, ou même pour nourrir les astronautes vivant dans des colonies permanentes sur la Lune et Mars (comme nous l’avons évoqué dans « Space Food – How Will We Feed Humanity’s Next Wave of Pioneers »).