Expression des laccases chez le champignon lignolytique Pycnoporus sp.

Mahdia ABDELOUAHAB, S. Vanhulle, S. Declerck

Equipe Biotechnologie, Unité de Microbiologie MBLA, Faculté des Sciences Agronomiques et Ingéniérie Biologique, Université catholique de Louvain-la-Neuve UCL. Le projet – acronyme SENSOLAC – est de type FIRST Doctorat Entreprise, majoritairement soutenu par la Région Wallone, et par la société Wetlands Engineering SPRL.

Unité de Microbiologie MBLA

Microbiolgie appliquée à l’agroalimentaire et àl’environnement

Hôte de la Mycothèque MUCLTM/BCCM (champignons,

levures et moisissures)

• 4eme plus grande collection à l’échelle mondiale

• 26 000 souches fongiques filamenteuses et levures,

vivantes

• 40 000 specimens en herbier

• International Depositary Authority (IDA) – traité de

Budapest

http://www.kolumbus.fi/ilona.barlund/ilona.barlund/MartinsProjects.html

Dégradation de la lignine par les champignons basidiomycètes (ex. Phlebia radiata). Ces champignons utilsent préférentiellement les sucres et les résidus acétate, issus de l’hemicellulose, comme source de carbone et d’énergie. La lignine est dégradée par ‘’combustion enzymatique’’ et la majeure partie de la cellulose reste faiblement utilisée. Ce processus de dégradation confère au bois l’aspect caractéristique de la pourriture blanche (modifié d’après Hofrichter, M., 2000, BioSpektrum 6: 198-199).

Champignons lignolytiques (White Rot Fungi, WRF) : basidiomycètes saprophytes qui dégradent la lignine…

P. cinnabarinus

P. cinnabarinus

WRF*

Laccases

Traitement des eaux usées

Synthèses de molécules à

haute valeur ajoutée:

colorants, arômes…

Régulation de

l’expression enzymatique

…WRF* : White Rot Fungi ou champignons de la pouriture blanche

Communication

inter-fongique

Applications des laccases

• Dégradation de la lignine et blanchiment de la pâte à papier ;

• Modification enzymatique et décoloration des fibres dans les industries du textile et du colorant ;

• Détoxification des hydrolysas de lignocellulose lors de la production d’éthanol ;

• Traitement des effluents industriels et décontamination des sols ;

• Élimination des composés phénoliques des boissons ;

• Élaboration de biosenseurs.

P. sanguineus P. cinnabarinus in vitro

Le système enzymatique des WRF comprend des phénol oxydases (laccases) et des peroxydases (lignine peroxydase et manganèse peroxydase).

Structure d’une laccase multi cuivrique. Au centre, les atomes 1T1, 1T2, 2T3 de cuivre.

•Les laccases (benzènediol : oxygène oxydoréductase, EC.1.10.3.2) sont des phénoloxydases de la famille des oxydases bleues multi cuivriques ;

• Ces enzymes nécessitent comme co-substrat la présence d’oxygène moléculaire mais pas de manganèse ni de peroxyde d’hydrogène ;

• Elles sont généralement plus thermostables que les lignine peroxydases ou les manganèse peroxydases ;

• De par leur très faible spécificité, leur large gamme de substrats et leur haut potentiel d’utilisation, les laccases sont aujourd’hui des enzymes très largement étudiées.

Fonctions biologiques

• Présente chez les végétaux et les espèces fongiques

• Morphogenèse

• Formation des organes de fructification, pigmentation, cicatrisation

• Interaction plante-pathogène / interaction avec l’hôte

• Réponse au stress induit par les substances chimiques et les espèces antagonistes

• Dégradation de la lignine

Projets et applications au sein de l’unité

Metal response

cAMP

Mn² + Cu² +

AMPc

Laccase Induction

Stress oxydatif Éthanol - Isopropanol

Ca²

Metal response

cAMP

Réponse aux métaux

AMPc

Induction de Laccase

-

+

Reconnaissance de substrats

Réponse heat-shock

La laccase : une enzyme dont l’expression est régulée

•A l’état constitutif la laccase est produite en faible quantité. Sa synthèse est augmentée sous l’effet de molécules qui induisent l’expression du gène.

• Les inducteurs peuvent être des molécules d’origine biologique, des xénobiotiques (ex. métaux lourds, solvants, colorants) ou des facteurs de stress.

• Les laccases existent sous forme d’isoenzymes. Cette diversité biochimique est dûe à la multiplicité des gènes de laccase (au sein d’un même organisme), ainsi qu’aux modifications post transcriptionnelles.

Objectif du travail

� Etude de la régulation de

l’expression des laccases de

Pycnoporus sp.

� Evaluation de la diversité

biochimique et génétique des

laccases produite

� Production naturelle et sélective de

ces laccases.

Méthodologie

• Sélection de molécules capables d’induire des activités laccase significatives ;• Évaluation et caractérisation des isoenzymes de laccase(s) produites ;• Quantification des transcrits (ARNm) produits, recherche et amplification des gènes correspondants