Bulletin des BioTechnologies Septembre 2002








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Les Protéines et les Enzymes


87. On vient de montrer que la soie de Bombyx mori peut être aussi solide et résiliente que celle des araignées comme Nephila clavipes vantées par Nexia Biotechnologies et produite dans du lait de chèvre.

La soie commerciale de Bombyx possède une résistance à la traction de 0,5 gigapascals (contre 1,3 GPa pour la soie de traction de Nephila), une élongation maximale avant rupture de 15% (contre 40%) et une énergie de rupture de 6 104 J/kg (contre 16 104). Voir des données plus complètes dans MB Hinman; Trends in Biotechnology 18 (SEP00) 374-379.

La structure moléculaire des fils de tension de l'araignée a été étudiée grâce à RMN à l'état solide par des chercheurs de l'équipe de Vollrath à l'Eidgenossische Technische Hochschule de Zürich qui a consacré beaucoup de travaux à cette protéine. JD van Beek et al.; Proceedings of the National Academy of Sciences USA 99 (06AUG02) 10266-10271. Ils ont étudié les domaines riches en glycines et alanines. Contrairement à ce que l'on affirme, ces domaines ne constituent pas une matrice amorphe et sont fortement orientés.

Des chercheurs de Shangaï montrent que l'on peut modifier ces caractéristiques en jouant sur le filage plutôt qu'en modifiant la soie elle-même, ce qui n'est pas une mince affaire (voir l'état de l'art décrit dans l'US Patent n°6 268 169 (31JUL01) de DuPont, par exemple).

En effet le ver à soie file sa soie en tournant dans le cocon, et à une température donnée, et selon un patron qui n'est pas constant. La soie produite à toute allure est plus solide, mais cassante, tandis que la soie filée plus lentement est plus souple et plus extensible. Les chercheurs ont immobilisé la chenille et lui ont fait filer sa soie de façon constante. A une vitesse de dévidage de 4 mm/s on obtient une rupture à une élongation de 37%, par exemple.

Mais on a du mal à combiner tous les avantages de la soie d'araignée. Par ailleurs, si les soies d'araignées ont été étudiées dans leur état naturel, celle du ver à soie doit d'abord être débarrassée de sa gaîne de séricine. Le lavage des cocons assure cette fonction, mais affaiblit la fibre. ZZ Shao et al.; Nature 418 (15AUG02) 741.

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88. Le numéro de Journal of Molecular Catalysis B: Enzymatic 17 (07JUN02) est consacré aux biocarburants et rassemble 14 articles sur le sujet. Il résume les résultats obtenus dans le cadre du "Effective Biofuel Production Process by Novel Biocatalysts"— qui s'est déroulé de 1998 à 2001avec l'appui de la New Energy and Industrial Technology Development Organization (NEDO) japonaise.

La production du biodiesel est basée sur le soja aux Etats-Unis, le colza en Europe et l'huile de palme en Malaisie. On a même produit, à l'échelle pilote, ce carburant à partir d'huiles de friture et de lard au Japon. Si la synthèse des alkylesters (méthylesters d'acides gras) à partir de triglycérides est efficace en termes de rendement et de rapidité, elle pose les problèmes de récupération du glycérol et d'élimination des sels, ainsi que du coût énergétique d'un tel procédé. Les méthodes biologiques permettent d'obtenir des esters spécifiques, de transestérifier les glycérides et de récupérer le glycérol. (Voir le §83).

La production biologique d'éthanol n'est pas oubliée. Les produits riches en saccharose ont surtout été utilisés du fait des difficultés rencontrées avec les polysaccharides et notamment les produits lignocellulosiques. On cherche à passer directement de ces produits à l'éthanol sans aucun prétraitement.

Y Shimada et al.; p.133-142 traitent de l'utilisation de la méthanolyse des huiles de friture par une lipase classique de Candida antarctica. Il y a des problèmes d'efficacité de la lipase immobilisée et de recyclage de l'enzyme dûs au fait que le méthanol inhibe irréversiblement l'enzyme. Par ailleurs, la réaction nécessite la présence de solvants organiques pour obtenir une activation à l'interface. On peut tourner cette difficulté en procédant par étapes avec des additions successives de méthanol. On arrive à traiter 90% du substrat avec un proécédé en deux étapes et le réacteur fonctionne de façon acceptable pendant plus de 100 jours. les auteurs ont été jusqu'à traiter de l'huile de thon issue de conserveries. Le même groupe (Y Watanabe et al.; p.151-155) a constaté que la lipase utilisée ne fonctionne pas sur huile de soja brute, mais que l'élimination des "gommes", qui sont essentiellement des phospholipides, rend cette huile utilisable. Les phospholipides se retrouvent associés à l'enzyme immobilisée qu'ils inhibent. Une fois les phospholipides éliminés, le taux de conversion est de 94% et l'enzyme peut être recyclée jusqu'à 25 fois.

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89. Le groupe de Marty à l'INSA de Toulouse décrit une transestérification en continu, et sans solvants, d'huile de tournesol oléïque par la lipase Lipozyme™ avec du butanol. Lipozyme™ est une lipase de Mucor miehei greffée sur résine échangeuse d'ions à larges pores et commercialisée par Novozymes. L'acide oléïque est intéressant dans la mesure où il est plus stable vis-à-vis des oxydations thermiques que d'autres acides gras des huiles végétales. L'oléate de butyle est un additif pour le gazole ou les fluides hydrauliques, un plastifiant pour les chlorures de polyvinyle.

Le produit de la réaction sans solvants est un mélange d'esters butyliques et de divers glycérides qui a des propriétés lubrifiantes et surfactantes intéressantes. L'enzyme est, cependant, gênée par les dépôts intermédiaires de glycérol, mais reste active, contrairement à ce qui se passe en n-hexane où elle est rapidement inactivée, mais donne exclusivement des esters de butyle.

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