Une étude de l'Institut national de la recherche scientifique (INRS) sur la sélection naturelle ouvre la voie à des avancées très prometteuses dans le secteur des biosurfactants.
LAVAL, QC, le 3 avril 2025 /CNW/ - Produits biologiquement par des bactéries, ces « savons naturels » constituent une alternative moins polluante, moins irritante et non-toxique aux surfactants synthétiques dérivés du pétrole, que l'on retrouve dans la plupart des savons, détergents, shampoings, etc. Mais le rendement insuffisant des bactéries qui les produisent et le coût de production très élevé demeurent des défis importants pour le développement et la commercialisation.
La sélection naturelle pour augmenter la production de métabolites secondaires : une première
Expert en microbiologie et multicellularité bactérienne, le professeur Éric Déziel s'intéresse à ces biosurfactants depuis longtemps et fait figure de pionnier en la matière. Il souhaite améliorer la production de ces « savons naturels » d'origine bactérienne et en démocratiser l'utilisation. Avec son équipe, il a récemment développé une procédure inédite d'Adaptive Laboratory Evolution (ALE), une méthode d'évolution dirigée basée sur la sélection naturelle (darwinisme) afin d'améliorer la productivité des biosurfactants. Elle fait l'objet de l'article intitulé Implementation of an adaptive laboratory evolution strategy for improved production of valuable microbial secondary metabolites (en anglais seulement) récemment publié dans la revue Bioresource Technology.
Le laboratoire, spécialisé en sociomicrobiologie (comportements sociaux des bactéries), est ainsi le premier à exploiter une telle stratégie pour augmenter la production de métabolites dits « secondaires », les biosurfactants, par les bactéries. C'est exceptionnel car les stratégies d'ALE, qui se basent sur un avantage de survie (fitness), sont normalement utilisées pour améliorer des traits essentiels des organismes. Or les biosurfactants étudiés ici ne sont pas essentiels à la survie des bactéries.
« Utiliser la sélection naturelle pour augmenter la production de métabolites secondaires, ici les biosurfactants, offre une perspective unique dans le domaine des biotechnologies. Cela va permettre de développer de nouveaux bioprocédés pour valoriser les résidus et remplacer les produits chimiques. C'est très prometteur pour la bioéconomie puisque c'est basé sur le rendement des bactéries, et non leur croissance, comme dans les méthodes traditionnelles. »
Professeur Éric Déziel, microbiologiste à l'INRS
Une nouvelle bactérie prometteuse sous la loupe
Pour cette étude, l'équipe du professeur Déziel, basée au Centre Armand-Frappier Santé Biotechnologie de l'INRS, a utilisé une nouvelle bactérie productrice de biosurfactants, Burkholderia thailandensis. Cette dernière ne présente pas de risque pour l'être humain, contrairement à Pseudomonas aeruginosa, généralement exploitée pour la production commerciale de rhamnolipides, l'un des deux principaux biosurfactants actuellement disponibles sur le marché. La motilité sociale de type « essaimage » exprimée par B. thailandensis afin de coloniser efficacement son environnement nécessite la production de rhamnolipides. Ces « savons » agissent comme des facilitateurs de la motilité en mouillant la surface et en réduisant la tension de surface et la friction.
Lorsqu'ils cultivent des bactéries, les microbiologistes utilisent l'agar comme agent gélifiant pour les milieux nutritifs. Le laboratoire a donc émis l'hypothèse qu'une augmentation de la concentration d'agar lors de l'essaimage expérimental contraindrait les cellules à produire plus de surfactants pour se déplacer plus facilement sur la surface. Des cycles consécutifs de culture de B. thailandensis sur des milieux d'essaimage réalisés avec des concentrations croissantes d'agar ont en effet augmenté la production de rhamnolipides, les surfactants agissant comme agent mouillant, par les populations évoluées.
Par ailleurs, l'étude de ces populations bactériennes évoluées a permis d'identifier une protéine jusque-là inconnue : QsmR, qui agit comme répresseur de la production de rhamnolipides. Une découverte inattendue qui promet d'autres avancées dans le domaine de la production de biosurfactants par les bactéries Burkholderia.
Un sésame vers une biotechnologie durable
La stratégie de sélection naturelle en laboratoire développée par l'équipe du professeur Déziel pourrait être utilisée par des chercheurs pour améliorer le rendement de nouvelles bactéries productrices. Cela augmenterait la variété de « savons naturels » afin de répondre aux différents besoins de consommation, et donc de démocratiser cette alternative durable aux produits chimiques.
Cela pourrait représenter une révolution dans le secteur, puisque les surfactants, ingrédients très utilisés par l'humain dans les produits d'entretien, de soins personnels et pharmaceutiques, représentent actuellement un marché de plus de 50 milliards de dollars. L'industrie a d'ailleurs déjà signifié son intérêt pour cette méthodologie innovante auprès du professeur.
À propos de l'étude
L'article « Implementation of an adaptive laboratory evolution strategy for improved production of valuable microbial secondary metabolites », par Sarah Martinez, David N. Bernard, Marie-Christine Groleau, Mylène C. Trottier et Éric Déziel, a été publié dans la revue Bioresource Technology le 4 mars 2025.
« Participer à ce projet innovant a été une expérience enrichissante de mon doctorat, poussée par la curiosité d'appliquer une idée simple mais audacieuse, tout en sachant que cela aurait un impact sur le futur de la recherche autour des biosurfactants. Travailler en se basant sur les principes de sélection naturelle permet de s'affranchir des notions OGM qui peuvent parfois être mal considérées dans les biotechnologies, ce qui offre de nouvelles perspectives d'études. »
Auteure principale, Sarah Martinez, Doctorante de L'INRS
Ces travaux de recherche ont été financés par le Conseil de recherches en sciences naturelles et en génie du Canada, avec le soutien de la Fondation Armand-Frappier.
À propos de l'INRS
L'INRS est un établissement universitaire consacré exclusivement à la recherche et à la formation aux cycles supérieurs dans des créneaux stratégiques au Québec. Depuis 55 ans, il contribue activement au développement économique, social et culturel du Québec. L'INRS est 1er au Canada en intensité de recherche. Il est composé de quatre centres de recherche et de formation interdisciplinaires, situés à Québec, à Montréal, à Laval et à Varennes, qui concentrent leurs activités dans des secteurs stratégiques par l'entremise de ces quatre centres : Eau Terre Environnement, Énergie Matériaux Télécommunications, Urbanisation Culture Société et Armand-Frappier Santé Biotechnologie. Sa communauté compte plus de 1 500 membres étudiants et étudiantes, stagiaires au postdoctorat, membres du corps professoral et membres du personnel.
SOURCE Institut National de la recherche scientifique (INRS)
Personne-ressource : Chantal Lemieux, Service des communications et des affaires publiques, Institut national de la recherche scientifique (INRS), 514-267-0392, [email protected]
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