La biomasse lignocellulosique, un milieu poreux particulier : étude expérimentale de sa dégradation par hydrolyse enzymatique
La valorisation de la biomasse vĂ©gĂ©tale reprĂ©sente un enjeu environnemental et industriel considĂ©rable au regard de notre demande croissante en Ă©nergie renouvelable et en molĂ©cules d’intĂ©rĂŞt pour l’industrie chimique. AccĂ©der Ă cette ressource nĂ©cessite de dĂ©construire cette biomasse particulièrement rĂ©calcitrante de manière contrĂ´lĂ©e. Cette Ă©tape reste Ă ce jour un verrou majeur au dĂ©veloppement de procĂ©dĂ©s viable et Ă©conomiquement pertinents. Dans la Nature, bactĂ©ries et champignons ont dĂ©veloppĂ© tout un panel d’enzymes Ă la modularitĂ© très variable, permettant de mĂ©taboliser les molĂ©cules carbonĂ©es prĂ©sentes dans les parois vĂ©gĂ©tales. Ce travail de thèse a pour ambition d’amĂ©liorer notre comprĂ©hension des mĂ©canismes biochimiques et biophysiques mis en oeuvre lors de cette dĂ©gradation enzymatique de la biomasse vĂ©gĂ©tale. Son originalitĂ© est d’étudier l’action enzymatique par l’utilisation de mĂ©trologies et techniques issues de l’étude des milieux poreux. Ces techniques sont particulièrement bien adaptĂ©es au type d’échantillons qui nous intĂ©resse (paille de blĂ©) et permettent ainsi de considĂ©rer la paroi vĂ©gĂ©tale dans toute sa complexitĂ© (un milieu poreux complexe et tridimensionnel). Dans une première partie, nous montrons que la microtomographie Ă rayons X (ÎĽCT) permet le suivi temporel, en 3 dimensions, de la dĂ©gradation enzymatique d’une biomasse lignocellulosique modèle, la paille de blĂ©. Grâce Ă un traitement des images 3D spĂ©cifique, dĂ©veloppĂ© au cours de la thèse, nous observons en particulier la disparition progressive de certaines parois cellulaires riches en cellulose, au fur et Ă mesure de l’attaque enzymatique. Dans un second temps, et dans le but de sonder les effets de l’action enzymatique Ă des Ă©chelles spatiales non rĂ©solues par la visualisation en ÎĽCT (infĂ©rieures au micron), nous avons effectuĂ© des expĂ©riences d’élution d’un traceur radio-opacifiant saturant initialement la paille de blĂ©, notamment par un suivi en radiographie X. Un modèle simple de transport diffusif au sein de la paille est utilisĂ© pour extraire un coefficient de diffusion effectif des traceurs au sein de la paille. Des rĂ©sultats prĂ©liminaires sont obtenus pour diffĂ©rents types de traceurs, pour des Ă©chantillons natifs ou ayant subi une attaque enzymatique. En rĂ©sumĂ©, durant cette thèse nous nous sommes attelĂ©s Ă adapter des techniques et des mĂ©thodologies issues de l’étude des milieux poreux pour affiner notre comprĂ©hension des mĂ©canismes mis en jeu lors de la dĂ©gradation de la paille de blĂ© par des enzymes.
https://oatao.univ-toulouse.fr/29663/
https://oatao.univ-toulouse.fr/29663/1/Blosse_29663.pdf