Technologie microbienne et enzymatique - Activités de recherche

Technologie enzymatique

Physiologie microbienne, écologie et biologie moléculaire des micro-organismes méthylotrophes

Développement et optimisation de procédés de fermentation (à l'échelle du laboratoire et à l'échelle pilote)

Traitement en aval

Technologie enzymatique

Personne ressource : Robert Lortie
Tél. : (514) 496-6158
Courriel : robert.lortie@cnrc-nrc.gc.ca

Les biotransformations catalysées par des enzymes suscitent un intérêt accru. Au sein du secteur Bioprocédés, le groupe Technologie microbienne et enzymatique se concentre sur l'utilisation des hydrolases dans la catalyse de différentes réactions de condensation. L'un des buts du groupe est de mieux comprendre le comportement des enzymes en milieu non aqueux par l'essai de différents milieux de réaction, dont la concentration en eau et la nature des solvants organiques sont rigoureusement contrôlées. Cette approche a jusqu'à maintenant été appliquée à : la modification des huiles et des matières grasses en utilisant des lipases; la résolution d'isomères optiques par estérification catalysée par des lipases; la production de biosurfactants par condensation de glucides et d'acides gras ou d'alcool gras par des lipases ou des glycosidases. La modification des huiles sans le recours à l'hydrogénation permet la production de margarines de qualité supérieure, c'est-à-dire ayant une forte teneur en acides gras insaturés/polyinsaturés mais sans acides gras trans. Les biotransformations catalysées par des enzymes peuvent également jouer un rôle important au moment de la synthèse de médicaments, de pesticides ou de surfactants. La pureté optique des produits chimiques utilisés comme médicaments ou comme pesticides est très importante puisqu'un isomère optique non actif peut parfois être la cause d'effets indésirables. Par ailleurs, les surfactants biodégradables, produits à partir de ressources agricoles renouvelables, sont un bon exemple de produits industriels respectueux de l'environnement.

Physiologie microbienne, écologie et biologie moléculaire des micro-organismes méthylotrophes

Personne ressource : Carlos Miguez
Tél. : (514) 496-6280
Courriel : carlos.miguez@cnrc-nrc.gc.ca

Le groupe Technologie microbienne et enzymatique comprend une équipe de recherche qui se consacre à l'étude des micro-organismes méthylotrophes. Cette équipe s'intéresse tout particulièrement à la bactérie Methylobacterium extorquens ATCC 55366, qui présente des avantages indéniables comme système d'expression, pour la production de protéines recombinantes et de produits chimiques en vrac. En vue d'atteindre ces objectifs, des vecteurs de clonage et des promoteurs d'expression efficaces ont été mis au point. Le gène rapporteur GFP (protéine de fluorescence verte) a été cloné dans de nombreux vecteurs d'expression et s'avère précieux dans la sélection de vecteurs et de promoteurs efficaces pour l'expression optimale des gènes intéressants au niveau industriel et environnemental. L'équipe développe également des méthodes visant à améliorer la sélection de clones " super performants " chez Pichia pastoris, une levure méthylotrophe fréquemment utilisée dans la production de protéines recombinantes. Les bactéries oxydant le méthane jouent également un rôle important dans le cycle planétaire du carbone et dans l'atténuation des effets de l'accumulation du méthane dans l'atmosphère. L'équipe étudie une forme soluble de l'enzyme méthane-monooxygénase (MMO) qui présente un intérêt scientifique et industriel considérable en raison de sa capacité exceptionnelle à la catalyse de l'oxydation et/ou de la bioconversion de plus de 200 composés organiques. Le groupe utilise présentement des techniques de mutagenèse afin d'améliorer la polyvalence catalytique des MMO. L'équipe de recherche sur les micro-organismes méthylotrophes s'intéresse également à l'utilisation des techniques de la biologie moléculaire afin de déterminer la diversité des bactéries méthanotrophes (sur les plans phylogénétique et fonctionnel) dans différents environnements naturels. Ces techniques contribuent au dépistage et à l'isolement de nouvelles bactéries méthanotrophes dotées de capacités uniques de biotransformation et de biorestauration. Finalement, le groupe a contribué à l'étude des effets de l'inondation de grands territoires pour la production d'électricité sur l'activité et la diversité des populations méthanotrophes.

Développement et optimisation de procédés de fermentation (à l'échelle du laboratoire et à l'échelle pilote)

Personne ressource : Denis Groleau
Tél. : (514) 496-6186
Courriel : denis.groleau@cnrc-nrc.gc.ca

Une part importante de la R-D du groupe est liée au développement, à l'optimisation et à la mise à l'échelle de différents procédés de fermentation microbienne; ces travaux se déroulant aussi bien à l'échelle du laboratoire qu'à l'échelle pilote, c'est-à-dire en fermenteur de 1 500 L. S'il y a lieu, des travaux de récupération primaire du produit peuvent également être entrepris. La plupart des travaux, notamment ceux qui sont liés à l'activité industrielle, sont réalisés en utilisant des micro-organismes recombinants tels Escherichia coli, Pichia pastoris et Saccharomyces cerevisiae. D'autres micro-organismes comme les bactéries lactiques et les levures de spécialité sont aussi étudiés (par exemple : Zygosaccharomyces rouxii). Certaines souches sont isolées ou modifiées génétiquement par le groupe tandis que d'autres proviennent de nos collaborateurs/clients industriels ou universitaires. Une approche intégrée est privilégiée au moment de l'optimisation des procédés de fermentation. Cette méthodologie combine les études nutritionnelles, la régulation de procédés et le génie génétique. Au cours des dix dernières années, le groupe a acquis une expertise remarquable dans le domaine des bactéries et des levures méthylotrophes.

Traitement en aval

Personne ressource : Gerald Rowe
Tél. : (514) 496-5276
Courriel : gerald.rowe@cnrc-nrc.gc.ca

L'équipe de traitement en aval du groupe Technologie microbienne et enzymatique récupère et purifie les protéines produites par l'entremise des systèmes d'expression microbiens ou animaux. Toutes les techniques courantes de filtration et de chromatographie sont utilisées, et ce jusqu'à des volumes à traiter atteignant 1 000 L. Ces techniques permettent la récupération de quantités de protéines de l'ordre de plusieurs grammes à partir de fermentations microbiennes et de cultures cellulaires. L'équipe se tient continuellement à jour et intègre régulièrement à ses procédures de récupération et de purification de nouvelles techniques innovantes, telle la chromatographie sur couche expansée (expanded bed chromatography). Les chercheurs du groupe ont aussi recours aux techniques standard de contrôle de la qualité et de la quantité des produits. Ces méthodes ont été appliquées à de nombreuses protéines et peptides, produits par différents systèmes d'expression, que ce soit sous forme native ou modifiée par fusion avec un marqueur d'affinité comme le polyHis.

Information pertinente

Instituts:

• Institut de recherche en biotechnologie du CNRC