Méthodes pour le design de consortia de levures pour la valorisation de co-produits de biomasse non conventionnelle. Application à la production de dérivés du tryptophane à partir de co-produits de l’œnologie (2026-2030).

La production de composés métaboliques à haute valeur ajoutée, comme la mélatonine ou les composés indoliques, repose principalement sur des processus chimiques énergivores utilisant la synthèse organique et des solvants pétrochimiques. Une alternative consiste à exploiter des microorganismes pour produire ces métabolites par biotechnologies blanches, notamment via des bactéries et levures modifiées.

Parallèlement, des secteurs comme l'alimentaire génèrent de la biomasse non conventionnelle sous forme de déchets et co-produits. Cette biomasse peut être transformée en composés à haute valeur ajoutée par fermentation, qui apparaît ici comme une alternative durable à la synthèse organique pétrosourcée. Les microorganismes de fermentation, tels que les bactéries et levures, produisent naturellement divers métabolites primaires et secondaires. Les levures, en particulier, valorisent les produits biosourcés grâce à leur capacité à : utiliser des sucres simples, résister aux pH acides, se développer à température ambiante et produire efficacement des métabolites. Des exemples existent déjà dans l'oenologie, bien que l'efficacité soit limitée, et ont été seulement étudiées pour un très faible nombre de souches de levures.

Le projet SuPRTrYP vise à développer des approches numériques et expérimentales pour explorer la diversité des levures comme alternative durable à la synthèse organique pétrosourcée. Il cherche à analyser les génomes de milliers de levures pour prédire les meilleurs candidats pour produire des composés ciblés et à optimiser la production de métabolites par fermentation de biomasse agroalimentaire. L'objectif est de créer une chaîne complète, de l'exploration de la biodiversité microbienne à la transformation des déchets agroalimentaires en biens à haute valeur ajoutée. Une stratégie préliminaire a montré que l'exploration de la biodiversité bactérienne permet d'identifier des consortia produisant des métabolites à forte valeur ajoutée. Le projet vise à étendre ces résultats aux levures, en développant des méthodes de prédiction de fonctions enzymatiques pour les levures et des procédés de fermentation hétérogène à partir de co-produits séchés.

Le cas d'usage sélectionné concerne la valorisation des co-produits de la vigne et du vin, riches en tryptophane, pour produire des métabolites bénéfiques pour la santé mentale et cognitive, comme la sérotonine, la mélatonine, l'acide nicotinique (vitamine B3), et des composés indoliques. L'impact de plusieurs facteurs sera étudié : choix de la biomasse, souches de levure, et modalités de séchage et de broyage avant fermentation. Une analyse de cycle de vie évaluera la plus-value environnementale des synthèses biotechnologiques. Enfin, le projet mettra ses résultats à disposition de l'écosystème en étudiant la portabilité des techniques à d'autres matières premières et co-produits.

Le projet est équilibré entre le développement de méthodes génériques informatiques et expérimentales, leur preuve de concept en oenologie, et leur mise à disposition pour des applications plus large. Le projet est coordonné par une équipe de bioinformatique du CNRS (UMR IRISA). Il implique trois unités de recherche INRAE spécialistes de génomique et microbiologie des levures (UMR SPO), de procédés agroalimentaires (UMR IATE) et d’oenologie en lien avec les producteurs (UE Pech Rouge). L’université de Bordeaux (UMR OENO) apporte son expertise en métabolomique et en analyse de cycle de vie.

Contacts/Porteurs du projets : Hélène Falentin (UMR SPO) et Cécile Leborgne (UE Pech Rouge) 

Financement : ANR PEPR-B-BEST

Partenaires: INRAE (UMR SPO (coordinateur), UE Pech Rouge et UMR IATE); CNRS (UMR IRISA) et Université de Bordeaux (UMR OENO)