Génomique - Des biocarburants renouvelables

Après des années consacrées à décrypter le génome de tout ce qui vit, voilà qu'on entre à présent dans l'ère de la génomique fonctionnelle. Il s'agit d'utiliser nos con-naissances sur le rôle des gènes pour créer des procédés utiles. C'est ce à quoi se consacrent des chercheurs de l'Université Concordia, dont Vincent Martin, qui rêve de fabriquer du carburant à partir des résidus de plantes.

«En génomique, nous étudions quels sont les gènes présents dans un être vivant et ceux qui n'y sont pas, explique Vincent Martin, professeur à l'Université Concordia et titulaire de la Chaire de recherche du Canada en génomique et génie microbien. On étudie aussi comment les gènes se ressemblent d'un organisme à l'autre, comment ils fonctionnent et interagissent ensemble, etc. Tout cela mène à une discipline qu'on appelle la génomique fonctionnelle, le domaine dans lequel j'oeuvre.»

La révolution postpétrolière

La génomique fonctionnelle est le prolongement des biotechnologies qui ont révolutionné maints aspects de la santé et de la production industriel-

le. Vincent Martin rappelle que celles-ci ont pris leur envol à la fin des années 1970 lorsqu'elles ont mené à la fabrication de l'insuline — vitale pour les diabétiques — par une bactérie E. coli dont on avait modifié un gène.

«À présent, au lieu de chercher à ne modifier qu'un gène à la fois, on travaille avec des centaines, voire des milliers de gènes, poursuit le spécialiste. Autrement dit: au lieu de construire un pont en ne considérant qu'un boulon à la fois, on regarde désormais tout le matériel d'un coup pour voir, au fur et à mesure qu'on assemble le pont, comment les pièces s'emboîtent les unes aux autres.»

Alors que bon nombre de chercheurs en génomique se consacrent à des avancées médicales, les chercheurs de l'Université Concordia s'intéressent plutôt aux applications à l'environnement. «C'est un créneau de recherche qui nous différencie des autres universités au Québec et au Canada, souligne-t-il. Nous mettons tous nos efforts à appliquer la génomique à l'environnement, alors que beaucoup de nos collègues font de la génomique appliquée au biomédical: traitement du cancer, pharmacie génomique, etc.»

Si on imagine aisément que la génomique appliquée à la santé aura une portée considérable sur notre vie, il en est de même de celle orientée vers notre environnement. Ainsi, Vincent Martin rappelle qu'une grande partie de tout ce qui nous entoure est fabriquée à partir de matériaux provenant du sol, notamment les plastiques faits à base de pétrole, de même que les carburants et lubrifiants en tout genre.

«On sait, bien entendu, qu'un monde basé sur les produits du pétrole ne sera pas viable à plus ou moins long terme, et ce, tant du point de vue économique qu'écologique, rappelle Vincent Martin. Or, dans nos laboratoires, nous cherchons à développer des technologies qui permettront de remplacer cette économie reposant sur le carbone non renouvelable.»

Biocarburants de deuxième génération

C'est ainsi que l'équipe de Concordia tente de fabriquer de façon économique du carburant à partir de la cellulose des plantes. «Nous développons des souches de levure et de bactéries qui pourront biodégrader la cellulose pour la convertir en toutes sortes de substances chimiques. En d'autres mots, au lieu de recourir au pétrole, nous utilisons des ressources renouvelables: le bois des arbres, la paille et autres résidus de l'agriculture.»

Récemment, les biocarburants ont eu mauvaise presse parce qu'ils sont fabriqués à partir des grains de maïs (alors que tout le reste de la plante était jeté). «Nous, nous utiliserons toute la plante, décrit M. Martin, ou plutôt ce qui reste de toutes les plantes cultivées!» On parle ainsi de biocarburants de deuxième génération. «Nous cherchons en plus à convertir cette matière en toutes sortes de matériaux polymères, ajoute-t-il, de sorte que tout ce qui nous entoure pourrait un jour être remplacé par des dérivés de la cellulose.»

Ingénierie génomique

Il existe dans la nature des micro-organismes qui digèrent la cellulose. «Si on ne les avait pas, la ville de Montréal serait construite sur 60 kilomètres de biomasse!, fait remarquer M. Martin. On recherche donc des organismes capables de dégrader la cellulose de façon efficace et rapide. Or, dans l'environnement, ça n'existe pas. Il nous faut donc trouver des façons d'accélérer le processus grâce à l'ingénierie génomique.»

Bien dirigés, les micro-organismes transformeront la cellulose en glucose. «Il faut ensuite développer des façons de passer du glucose à d'autres molécules d'intérêt, poursuit le chercheur. Ce dont tout le monde parle, c'est l'éthanol, parce que changer le glucose en éthanol est un procédé fort bien connu, c'est le procédé de fermentation grâce auquel nous fabriquons le pain, la bière, le vin...»

«Tout cela revient à dire qu'il nous faut manipuler les mécanismes de biosynthèse des micro-organismes — et c'est justement là que nos connaissances du génome interviennent. Elles nous permettent de déterminer comment modifier des organismes pour qu'ils produisent les enzymes dont on a besoin.»

Chacune des étapes de production du biocarburant cellulosique — convertir la cellulose en glucose puis le glucose en éthanol — est bien connue. Cependant, ce processus n'est pas assez efficace et trop complexe pour être concurrentiel par rapport au prix du baril de pétrole.

La solution recherchée par l'équipe de Martin consiste à fabriquer un organisme qui combine ces deux étapes. «Ce que nous essayons de faire, c'est de combiner de façon génétique ces deux étapes dans une seule et même souche de bactéries ou de levures qui produirait les enzymes capables de transformer la cellulose en éthanol, explique Vincent Martin. Là, ça rendrait la production de biocarburant économiquement concurrentielle.»

Le professeur Martin a bon espoir d'y parvenir d'ici quelques années tout au plus. Pourrait alors s'ouvrir une voie de plus vers des sources d'énergie et des matériaux renouvelables.

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Collaborateur du Devoir