Zoom sur l’expertise analytique de l’équipe APSYNTH dans un ouvrage sur la dégradation biologique des lignines

Ce chapitre illustre les stratégies d’étude de la dépolymérisation microbienne ou enzymatique des lignines. Il comprend des protocoles détaillés et des recommandations pratiques s’appuyant sur les travaux et l’expertise de l’équipe "Biopolymères Lignocellulosiques : des assemblages pariétaux aux synthons pour la chimie verte" APSYNTH.

Les lignocelluloses constituent une source de carbone pour les micro-organismes dont les systèmes enzymatiques sont capables de dégrader les constituants de la paroi cellulaire des plantes. Les enzymes ligninolytiques jouent un rôle clé dans ces systèmes en assurant la délignification de la paroi et en augmentant l’accessibilité de la cellulose, un atout pour son exploitation industrielle. L'étude des mécanismes d'action de ces enzymes sur la lignine est nécessaire pour comprendre la biodégradation, mais aussi pour concevoir des biocatalyseurs et des voies de transformation de la biomasse dans le contexte de la bioéconomie.

Dans le cadre de projets européens (Ligbio, Zelcor, et Milimo) et ANR (FuncliPro),l'équipe "Biopolymères Lignocellulosiques : des assemblages pariétaux aux synthons pour la chimie verte" APSYNTH a mis à profit son expertise analytique et sa connaissance de la structure et réactivité des lignines pour étudier les mécanismes d’action de microorganismes et enzymes ligninolytiques. Elle a mis au point une stratégie qui combine la mise en œuvre de composés modèles, l’extraction sélective de fractions phénoliques, leur analyse cinétique par chromatographie d'exclusion stérique et chromatographie liquide-MS, ainsi qu'une analyse structurale par RMN.

La stratégie a permis d’élucider le mode d’action d’enzymes bactériennes avec l’université de Warwick et le CIB-CISC^1-3, d’enzymes fongiques avec l’UMR BBF^4-6 et du microbiote de termites avec l’UMR IEES.7 L’expertise gagnée à travers ces collaborations a été valorisée par un chapitre d’ouvrage dans un volume spécial de « Methods in enzymologie ».8 Elle accompagnera le développement de futurs procédés de bioraffinerie des lignocelluloses.

Références
¹Rashid et al. 2018. Sphingobacterium sp. T2 Manganese superoxide dismutase catalyses the oxidative demethylation of polymeric lignin via generation of hydroxyl radical. ACS Chem. Biol., 13, 2920-2929.
²Rashid et al. 2024. Ether Bond Cleavage of a Phenylcoumaran β-5 Lignin Model Compound and Polymeric Lignin Catalysed by a LigE-type Etherase from Agrobacterium sp. ChemBioChem, 25(8), e202400132.
³Rouches et al. 2021. Assessment strategy for bacterial lignin depolymerization: Kraft lignin and synthetic lignin bioconversion with Pseudomonas putida. Bioresour. Technol. Rep., 15, 100742.
⁴Daou et al. 2021. A Putative Lignin Copper Oxidase from Trichoderma reesei. J. Fungi, 7, 643.
⁵Daou et al. 2021. Fungal treatment for the valorization of technical soda lignin. J. Fungi. 7, 39.
⁶Malric-Garajova et al. 2023. Modification of a Marine Pine Kraft Lignin Sample by Enzymatic Treatment with a Pycnoporus cinnabarinus Laccase. Molecules, 28, 4873.
⁷Jusselme et al. 2020. Changes in the Phenolic Fraction of Protobind 1000 and Bacterial Microbiota in the Gut of a Higher Termite, Nasutitermes Ephratae. Open access J. Microbiol. Biotechnol.
⁸Baumberger 2025. Analytical strategies for the investigation of enzymatic and microbial ligninolytic activities. In Methods in Enzymology, Vol. 716 Academic Press, pp. 1-31.


Une recherche développée à l’Institut Jean-Pierre Bourgin - Sciences du Végétal