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Fungal Lytic Polysaccharide Monooxygenases (LPMOs) : From their implementation in biorefinery to the discovery of new atypical members. Lytic Polysaccharide Monooxygenases (LPMO) Fongiques : Mise en oeuvre en bioraffinerie et découverte de nouvelles enzymes aux propriétés atypiques
Archive ouverte
Edité par CCSD -
Plant biomass represents an abundant reservoir of renewable carbon, stored in the form of polysaccharides embedded in a complex matrix constituting the plant cell wall. In the context of the bio-economy, the biorefinery concept aims to extract and valorize this carbon, notably through the use of enzymatic cocktails of fungal origin. However, the effectiveness of these cocktails on the most recalcitrant biomasses is still limited, impacting the economic viability of biorefinery processes. The discovery of Lytic Polysaccharide Monooxygenases (LPMOs), metallo-enzymes that boost biomass conversion, has led to a major advance in the effectiveness of these cocktails. However, their complex reaction mechanism and diverse substrate specificities hamper the control their activity in industrial processes. With millions of years of evolution, filamentous fungi are the master of the enzymatic biomass degradation, and learning from these biological systems represents a promising approach. Thus, the objectives of this thesis were mulitiple. First, to better control LPMO activity and thus improve conversion yields of several recalcitrant biomasses of industrial interest, we investigated the additional effect of cellobiose dehydrogenase, a well-know LPMO biological partner, on the efficiency of reconstituted enzymatic cocktails. Then, to identify new LPMOs with high industrial potential, we studied atypical LPMOs secreted by fungal wood-decayers, namely Polyporales. Unexpectedly, the latter led to the discovery of atypical properties hitherto unknown in the field of LPMOs, questioning the nature of their true biological function, which may go beyond the conversion of plant biomass. . La biomasse végétale représente un réservoir abondant de carbone renouvelable, stocké sous forme de polysaccharides imbriqués dans une matrice complexe constituant la paroi végétale cellulaire. Dans le contexte de la bioéconomie, le concept de bioraffinerie vise à extraire et valoriser ce carbone, notamment via l'utilisation de cocktails enzymatiques d'origine fongique. Cependant, l'efficacité de ces cocktails sur les biomasses les plus récalcitrantes reste encore limitée impactant la viabilité économique des procédés de bioraffinerie. La découverte des « Lytic Polysaccharide MonoOxygenases » (LPMO), des métalloenzymes accélérant la conversion de la biomasse, a permis une avancée majeure dans l'efficacité de ces cocktails. Cependant, leur mécanisme réactionnel complexe ainsi que leur diversité de spécificité de substrats rend le contrôle de leur activité difficile à mettre en œuvre dans des procédés industriels. Des millions d'années d'évolution ayant conféré aux champignons filamenteux une maitrise quasi inégalée dans ladégradation enzymatique de la biomasse, apprendre de ces systèmes biologiques représente une approche prometteuse. Les objectifs de cette thèse furent doubles : Dans un premier axe, afin de mieux contrôler l'activité des LPMO et ainsi d'améliorer les rendements de conversion de plusieurs biomasses récalcitrantes d'intérêt industriel, nous avons étudié l'effet de l'addition d'un partenaire biologique des LPMO, la cellobiose déshydrogénase, sur l'efficacité de cocktails enzymatique reconstitués. En parallèle, dans un deuxième axe, afin d'identifier de nouvelles LPMO à fort potentiel industriel, nous avons étudié des LPMO atypiques sécrétés par des champignons dégradeurs de bois, à savoir des Polyporales. De manière imprévue, ce dernier axe a abouti à la découverte de propriétés atypiques jusqu'alors inconnues du domaine des LPMO, questionnant la nature de leur véritable fonction biologique, allant peut-être au-delà de la conversion de biomasse végétale.
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