Projet ECOS NORD (FRANCE-MEXIQUE)

Prétraitement biologique de matériaux lignocellulosiques (bagasse de canne à sucre) et fermentation-saccharification simultanées pour une production optimisée de bioéthanol / Pretratamiento biológico de material lignocelulósico (bagazo de caña de azúcar) y fermentación- sacarificación simultánea para una producción óptima de bioetanol

Responsable France Anne Marie Farnet Responsable Mexique Enrique Alarcon Gutierrez

Durée Janvier 2014- Décembre 2017

Prétraitement biologique de matériaux lignocellulosiques

Prétraitement biologique de matériaux lignocellulosiques (bagasse de canne à sucre) et fermentation-saccharification simultanées pour une production optimisée de bioéthanol

Objectifs
1 - Mettre en place les conditions (photopériode, la taille des particules du substrat et la concentration d’inducteur) pour la délignification sélective de la bagasse de canne à sucre avec le champignon Pycnoporus sanguineus.

2 - Evaluer l’effet des co-cultures avec Aspergillus, Trichoderma et Mucor dans la production d’enzymes cellulolytiques, et le rapport d’activités exo, endo, et β-glucosidases.

3 - Mesurer la production d’éthanol et la consommation différentielle des pentoses et des hexoses par Zymomonas mobilis et / ou Pichia stipitis immobilisées dans des sphères l’alginate-chitosane, dans un processus de saccharification fermentation- simultanées.

Dernière Publication
Hernandez C.A., Sandoval N., Mallerman J., Garcia-Pérez J.A., Farnet A.M., Perraud-Gaime I., Alarcon E. (2015) Ethanol induction of laccase depends on nitrogen conditions of Pycnoporus sanguineus. Electronic Journal of Biotechnology, 18, 327-332.
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0717345815000731

Participation a Congres
REMBIO 2015 Ixtapa Mexico, présentation de 1 présentation orale et 4 présentations posters VOIR

Mobilité
Séjour Scientifique Enrique Alarcon à Marseille IMBE (10 au 18 décembre 2015)

Resume

L’éthanol produit à partir des sucres contenus dans des matériaux lignocellulosiques, constituants majeurs de nombreux sous-produits de l’agriculture (biocarburants 2° génération), est une option pour produire du carburant en utilisant des micro-organismes présentant des activités lignocellulolytiques élevées. Au Mexique, Veracruz produit 4,9 millions de tonnes de bagasse de canne à sucre, rendant possible la production massive d’éthanol tout en valorisant un déchet agricole.

Ce projet s’attachera à lever certains verrous des étapes clés de la production d’éthanol à partir de tels matériaux en focalisant plus précisément sur i) la transformation de la lignine, polyphénol particulièrement récalcitrant à la dégradation et limitant l’accès aux polysaccharides lors de l’étape de prétraitement. Celui-ci visera à mettre au point une prédigestion plus ou moins avancée des principaux polysaccharides (la cellulose et les hémicelluloses) en suivant la diminution des teneurs en cellulose cristalline ii) l’optimisation de l’étape de FSS, (fermentation-saccharification simultanées) associant une hydrolyse plus poussée comportant l’utilisation d’enzymes dégradant la cellulose en glucose et la fermentation des sucres en éthanol.
Dans le cadre des deux premières étapes (prétraitement biologique et oxydation avancée des polysaccharides), les performances lignocellulolytiques de différents champignons filamenteux seront étudiées via notamment les mécanismes d’induction des activités enzymatiques par le substrat et lors d’interactions microbiennes (induction des phénoloxydases dans les processus d’antagonismes microbiens). Par ailleurs, l’optimisation du procédé de saccharification et fermentation simultanée sera également envisagée en utilisant des micro-organismes immobilisés sur des particules d’alginate-chitosane .

Du point de vue académique, ce projet vise à :
1) Maintenir et renforcer nos partenariats franco-mexicains.
2) Parfaire la formation d’étudiants en thèse de doctorat.
3) Transférer et appliquer des techniques d’analyse chimique pointue (RMN du solide) dans les domaines des biotechnologies.
4) Contribuer au développement de l’Institut de biotechnologie et d’écologie appliquée (INBIOTECA-UV)
Par la formation de jeunes chercheurs et le développement d’échanges scientifiques avec l’équipe française.

Participants

Universidad Veracruzana, Instituto de Biotecnologia y Ecologia Aplicada, Estructura y Funcionamiento de Ecosistemas Forestales – CA UVER 324 Dr Enrique Alarcon,

Instituto Tecnologico de Tierra Blanca, Tierra Blanca, Veracruz
Dr Beatriz Gutierrez Rivera

Aix Marseille Université UMR IMBE France :
Dr Anne-Marie Farnet, Dr Elysee Ferre Dr. Isabelle Perraud-Gaime Dr Sevastianos Roussos

Aix Marseille Université, Spectropole
Dr Fabio Ziarelli

Financement

ECOS NORD

Valorisation

Articles

Hernández C., Sandoval N., Mallerman J., García-Pérez J., Farnet A., Perraud-Gaime I., Alarcón E., (2015) Ethanol induction of laccase depends on nitrogen conditions of Pycnoporus sanguineus Electronic Journal of Biotechnology 18 (4) : 327-332. doi:10.1016/j.ejbt.2015.05.008.

Hernández C.A., Perroni Y., García Pérez J.A., Gutiérrez Rivera B., Alarcón E. (2015), Light-induced inhibition of laccase in Pycnoporus sanguineus Folia Microbiologica On line Agosto 2015. DOI 10.1007/s12223-015-0418-7.

Conférences et Poster

Poster

Alarcón E, García G., Hernández C., Musule R,. Vazquez-Marrufo G. Producción de celulasas con Aspergillus niger utilizando bagazo de caña de azúcar pretratado con Ca(OH)2. XI Congreso Nacional de Micología. Mérida, Yucatán, México. 5-9 Octubre de 2015.

Álvarez M., Alarcón E., García J.A. Evaluación de triptófano, tirosina y fenilalanina como posibles inductores de lacasa en Pycnoporus sanguineus. XI Congreso Nacional de Micología. Mérida, Yucatán, México. 5-9 Octubre de 2015.

Hernandez C., Milagres A., Alarcon E., Gaime I., Farnet A.M., Espinosa V., Gutierrez B. (2014) Production of fungal cellulases and xylanasas in mixed cultures. XVI International Biodegradation and Biodeterioration Symposium, Lodz, Pologne, 3-5 septembre 2014.

Rebolledo-Rodriguez D., Alarcon E., Gaime-Perraud I., Farnet A.M., Gutierrez B., Espinosa V.I., Hernandez C., Santiago J. (2014) Hydrolysis of sugarcane bagasse with cellulases from Trichoderma reesei, and simultaneous fermentation with Zymomonas mobilis and Saccharomyces cerevisiae immobilized in alginate-chitosan beads. 4th International Symposium on Environmental Biotechnology and Engineering, Minisymposium Environmental Toxicology, Mexico City, Mexique. 9-12 septembre 2014. P429. In Poggi-Varaldo H.M., Breton-Deval L.M., Camacho-Perez B., Escamilla-Alvarado C., Escobedo-Acuña G., Hernandez-Flores G., Hernandez-Vera R., Muñoz-Paez K.M., Romero-Cedillo L., Sotelo-Navarro P.X., Ortega-Clemente A., Sastre-Conde I., Macarie H., Solorza-Feria O., Rios-Leal E., Esparza-Garcia F., Camarillo-Ravelo D., Romero-Ramirez Y., Barrera-Cortes J., Balagurusamy N. (Eds) Book of Abstracts Environmental Biotechnology and Engineering-2014, Ed. Cinvestav, Mexico D.F., Mexico, Chapter 8 Solid State Management and Treatment, pp 192. ISBN 978-607-9023-24-9 http://isebe.cinvestav.mx/Conferenceoverview.aspx
http://isebe.cinvestav.mx/Portals/isebe/sitedocs/PROGRAM_4ISEBE_FINAL.pdf

Oral
Hernández C., Alarcón E., Uso de colorantes aromáticos para la inducción de lacasa en Pycnoporus sanguineus. XI Congreso Nacional de Micología. Mérida, Yucatán, México. 5-9 Octubre de 2015.

Brevets

Formation

Marycruz Álvarez Jiménez (diciembre 2015), Evaluación de triptófano, tirosina y fenilalanina como posibles inductores de lacasa en Pycnoporus sanguineus. Tesis de licenciatura. Fac. de Biología Universidad Veracruzana, Xalapa, Ver. México.

HERNANDEZ HERNANDEZ Christian Arturo (2015-2018) . These en Biotechnologie, Universidad Veracruzana, Xalapa Mexico
Comite tutorial Alarcon Gutierrez Alarcon (UV)

Evenements

Séjour Scientifique Enrique Alarcon à Marseille IMBE (10 au 18 décembre 2015)

Séjour Doctoral de Christian Hernandez à Marseille IMBE (09 septembre au 09 novembre 2015)

Sejour Scientifique Isabelle Perraud Gaime à INBIOTECA, Xalapa Mexique en mars 2015