Abstract :
[fr] L’hydrogène moléculaire a un potential énorme comme futur vecteur énergétique car sa combustion n’est pas polluante. Cependant, les processus industriels actuels de production contribuent substantiellement à l’effet de serre. Au contraire, une production d’H2 qui est neutre en CO2 peut être obtenue par la fermentation anaérobique obscure. Les bactéries du genre Clostridium peuvent fermenter les sucres en H2 et CO2 avec production d’ acide acétique et butyrique qui servent d’accepteurs principaux d’électrons. Cependant, en fonction de la souche/co-culture utilisée et des conditions de culture, des composés plus réduits peuvent être obtenus, par ex. l’éthanol, le lactate, ce qui réduit substantiellement le rendement final en H2. De plus, les différentes voies métaboliques et les circuits de régulation conduisant à la production d’H2 dans les clostridies ne sont pas bien connus.
Dans cette étude, nous avons étudié deux sujets principaux. D’une part, nous avons étudié différentes co-cultures de Clostridium spp. dans des bioréacteurs produisant de l’H2. En suivant les co-cultures de C. butyricum et C. pasteurianum par FISH (Fluorescence in situ hybridisation) et qPCR (quantitative real-time PCR), nous avons montré que les deux espèces co-existent de manière stable durant la fermentation de différents sucres dans deux bioréacteurs. D’autre part, en utilisant Clostridium butyricum CWBI1009 comme modèle, nous avons étudié le métabolisme complexe de l’H2 chez les clostridies. La découverte de gènes nouveaux codant pour des hydrogènases [FeFe] dans les génomes séquencés a changé notre vue de la façon dont ces microbes produisent l’ H2. En effet, en utilisant différents outils moléculaires (2D-DIGE, RT-qPCR et RNA-seq), nous avons montré que dans différents conditions de milieu, différentes hydrogénases contribuent à la production d’H2. De plus, sous atmosphère d’N2 pendant la fermentation du glucose dans des conditions de pH non régulées, nous observons que la nitrogénase contribue à la production globale d’H2. De manière surprenante, alors que les clostridies semblent bien équipées pour produire de l’H2, elles n’ont probablement développé cette capacité que pour s’adapter rapidement aux variations de conditions, cad la diminution du pH. Donc, pour maintenir un pH intracellulaire constant, elles rejettent les protons (sans doute sous forme de H2) dans le milieu. Ainsi, elles se débarrassent de l’excès d’équivalents réducteurs produits pendant la fermentation du glucose.
En résumé, nos résultats contribuent à une meilleure connaissance du métabolisme complexe de l’H2 chez les clostridies. Cependant, un défi pour le futur consiste à caractériser les enzymes responsables de ce métabolisme et, par bioengineering métabolique, de développer des systèmes microbiens optimaux pour la conversion de la biomasse en H2.
