Bioéconomie 6 min
Un Centre de Ressources Biologiques dédié aux champignons filamenteux et au service de la bioéconomie
Le Centre international de ressources microbiennes – champignons filamenteux (CIRM-CF), est un Centre de ressources biologiques (CRB) qui préserve une collection de souches d'intérêt biotechnologique en provenance du monde entier. Il travaille à la collecte des champignons en milieu naturel, à leur isolement, leur caractérisation moléculaire et phénotypique et à la conservation des souches. La collection comprend aujourd’hui près de 3000 souches dont plus de 1000 sont également caractérisées pour leur capacité de biodégradation. Ces ressources sont mises à la disposition de la bioindustrie contribuant ainsi au développement d’un modèle durable de bioéconomie, par exemple en remplacement du carbone fossile ou pour la dépollution de sols contaminés.
Publié le 03 septembre 2021
Le terme de Centre de ressources biologiques (CRB) a été défini en 1999 par l’Organisation de coopération et de développement économiques (OCDE). Les CRB ont pour objectif de conserver, entre autres, des ressources biologiques cultivables, tels que des microorganismes, des cellules végétales, animales ou humaines et des plantes, et ceci avec les plus hauts standards de qualité. Outre les ressources biologiques, ils gèrent aussi les bases de données afférentes qui contiennent toutes les informations caractérisant leurs collections. Les CRB ont aussi pour vocation à mettre leurs collections à disposition de la communauté scientifique et des acteurs du monde socio-économique.
Le Centre international de ressources microbiennes (CIRM), a été créé en 2004 à l'initiative du département Microbiologie et chaîne alimentaire (MICA) sous la forme d'un Groupement d'intérêts scientifiques (GIS) afin de pérenniser ses collections de ressources microbiennes dans le temps. Cette infrastructure est un réseau distribué sur l'ensemble du territoire, qui est composé de 5 CRB thématiques qui préservent au total plus de 22 000 souches microbiennes. INRAE est l'établissement support du GIS CIRM en cotutelles avec Agrocampus-Ouest et les universités d'Aix-Marseille, de Montpellier et de Tours. Le CIRM appartient à RARe ("Ressources agronomiques pour la recherche"), une infrastructure de recherche nationale, distribuée et multi-organismes, inscrite sur la feuille de route nationale des infrastructures établie par le Ministère de l'Enseignement Supérieur, de la Recherche et de l'Innovation.
Une collection originale et spécialisée
Le CIRM-CF est le CRB dédié aux champignons filamenteux, macro ou micro-mycètes, d'intérêt biotechnologique. La collection est composée en majorité de souches d’espèces saprotrophes se développant sur des matériaux végétaux en milieu naturel, cependant elle comprend également des souches provenant de sites agro-industriels pollués. Certifié ISO 9001 depuis 2006 pour l’acquisition, l’authentification, la conservation, la diffusion et le criblage fonctionnel de ressources fongiques, le CIRM-CF vise un niveau de qualité élevé pour sa collection qui compte aujourd’hui près de 3000 souches, caractérisées au niveau phénotypique comme moléculaire.
Le CIRM-CF est adossé à l'Unité mixte de recherche INRAE Biodiversité et biotechnologie fongique (BBF), qui étudie les champignons filamenteux comme source d'innovations pour la valorisation de la biomasse pour la chimie et l'énergie. L'enjeu des recherches réalisées au sein de l'UMR BBF est le développement de bioprocédés fondés sur des ressources renouvelables de carbone, en substitution au carbone fossile. Le CIRM-CF bénéficie ainsi d'un environnement scientifique exceptionnel qui lui permet d’être au cœur des avancées scientifiques en matière de biotechnologies fongiques.
Ce positionnement permet au CIRM-CF d’apporter également toute son expertise à ses utilisateurs au travers de prestations de service dans différents domaines (analyses moléculaires, criblage fonctionnel, production d’enzymes…).
Sauvegarder le patrimoine fongique pour développer la bio-innovation
Chaque année, le CIRM-CF organise ou participe à des opérations de collectes en milieux naturels, avec les experts mycologues de la Société mycologique de France (SMF). Les spécimens collectés, en France métropolitaine et en Outre-Mer (Guyane, Martinique, Guadeloupe...) sont identifiés et isolés in-situ. En parallèle des collectes, des souches peuvent également être directement déposées par des mycologues professionnels ou amateurs. Par ailleurs, le CIRM-CF procède également à la sauvegarde de collections « en danger » provenant de différents instituts, avec par exemple le rapatriement au CIRM-CF des collections patrimoniales d’Agarics (champignons de Paris) et de Fusarium toxinogènes d’INRAE.
Toutes les souches préservées par le CIRM-CF sont soumises à des tests d'identification moléculaire dont les résultats, confrontés à ceux obtenus par les méthodes traditionnelles d'identification, permettent et garantissent l’authentification des souches diffusées à la communauté scientifique.
Les souches authentifiées sont ensuite conservées selon différentes méthodes et dans différents lieux afin d'assurer la sécurité des collections conservées.
Le catalogue en ligne de la collection est accessible à tous les utilisateurs. Les souches sont mises à disposition de la communauté scientifique, académique ou industrielle, pour des études de recherche et développement dans des domaines variés : biotechnologie, chimie verte/blanche, agro-industrie...
Les souches de la collection sont facilement accessibles notamment grâce à un catalogue en ligne qui permet aux utilisateurs de sélectionner eux-mêmes les souches de leur choix, en fonction des informations qui leur sont fournies.
Développer des bioprocédés à partir de ressources renouvelables
À ce jour, les souches du CIRM-CF font partie de programmes de recherche dans des domaines très variés, par exemple pour la bioraffinerie, le développement de solutions de biocontrôle, la bio-dépollution des sols ou d’effluents, les biomatériaux…
Delphine Chaduli, Assistante-Ingénieure au CIRM-CF, présente dans la vidéo ci-dessous une application des recherches entreprises par le CIRM-CF et l'UMR INRAE BBF, dans le domaine des bioraffineries et en particulier la production de bioéthanol de deuxième génération (2G).
Transcription textuelle de la vidéo (Horodatage inclus)
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Caractériser des souches fongiques pour leurs potentialités biotechnologiques
Les biotechnologies fongiques sont appelées à jouer un rôle clé dans l’émergence de la bioéconomie, notamment pour résoudre les problèmes de pollution liés aux activités humaines. Parce qu'ils préservent la diversité biologique, les CRB sont considérés comme des infrastructures essentielles pour soutenir le développement de solutions biotechnologiques. C’est dans ce contexte que le CRB CIRM-CF s’est lancé en 2017 dans un vaste programme de caractérisation fonctionnelle de ses ressources.
À l’heure actuelle, plus de 1000 souches de champignons ont été phénotypées pour leur potentiel de croissance et de dégradation vis-à-vis de cinq composés industriels, conçus par l'homme et particulièrement récalcitrants à la dégradation enzymatique, à savoir :
- 2 colorants synthétiques (Reactive Black 5 et Basic Blue 41)
- 2 dérivés de la lignocellulose (Avicel et Lignosulfonate)
- 1 polymère plastique synthétique (Impranil®)
Les résultats obtenus ont permis de dresser une carte fonctionnelle de la diversité phylogénétique des Basidiomycota et des Ascomycota, constituant ainsi un outil précieux de sélection des taxons fongiques à tester pour des applications biotechnologiques spécifiques. Par ailleurs, une diversité fonctionnelle à tous les niveaux taxonomiques, y compris au niveau intraspécifique, a pu être mise en évidence. Ces travaux viennent d’être publiés en août 2021, sous le titre " Large-scale phenotyping of 1,000 fungal strains for the degradation of non-natural, industrial compounds ", dans le journal "Communications Biology " du groupe Nature.
Au-delà de la démonstration de l'énorme potentiel des champignons filamenteux, les résultats de l’étude réalisée par le CIRM-CF montrent l’intérêt d’une exploration fonctionnelle ciblée pour adapter des solutions biotechnologiques efficaces aux problèmes de la pollution des écosystèmes.
Référence :
Le Centre International de Ressources Microbiennes - Champignons Filamenteux en détail :
- Près de 3000 souches fongiques
- 250 genres et 500 espèces en collection
- 1000 souches caractérisées pour leur capacité de biodégradation
- Un catalogue de souches fongiques disponibles pour tous les utilisateurs
Champignon filamenteux : Les champignons filamenteux sont structurés sous la forme d'un réseau de cellules organisé en filaments, appelés mycélium. Ils se différencient des levures, qui sont des champignons le plus souvent unicellulaires, et qui sont utilisés dans de nombreux procédés de fermentation pour l’alimentation. Les champignons filamenteux peuvent être des macromycètes ou des micromycètes.
Macromycètes et micromycètes : Les macromycètes sont des champignons filamenteux dont les fructifications sont visibles à l'œil nu, comme les cèpes ou les morilles par exemple. Par opposition, les micromycètes sont des champignons filamenteux qui produisent des fructifications qui sont rarement visibles à l’œil nu, comme par exemple le Penicillium roquerfortii présent dans les fromages à pâte persillée comme le roquefort ou le bleu d’Auvergne.
Champignon saprotrophe : se dit d'un champignon qui se nourrit de matière organique morte, en sécrétant des enzymes adaptés à chaque substrat (végétaux, animaux, insectes…). La compréhension des mécanismes enzymatiques mis en place par les champignons pour s’adapter à leur environnement, permet au CIRM-CF et à l’UMR BBF de s’en inspirer pour développer des bio-procédés exploitant des ressources renouvelables, en substitution au carbone fossile.