Conclusions

Ainsi, les meilleurs résultats obtenus en termes d’accumulation lipidique sont ceux réalisés par Saenge et al. en mode fed-batch où l’accumulation lipidique atteint jusqu’à 60% de la masse sèche. Cependant, l’utilisation de tween 20 lors de ces fermentations rend l’interprétation difficile (le tween 20 contenant lui-même des acides gras) (Saenge et al., 2010).

Le profil lipidique de R. glutinis cultivé sur glycérol est reporté Tableau 18.

Tableau 18 : Profil lipidique de Rhodotorula glutinis cultivée sur glycérol pur (Saenge et al., 2010).

AG C16:0 C16 :1 C18 :0 C18:1 C18 :2 C18 :3

Pourcentage (% AG/AGtotaux) 27.8 0.6 21.8 43.8 2.9 1.2

Ce profil lipidique est proche de celui observé sur glucose, à l’exception du C18:1 qui semble sur-accumulé par rapport aux cultures sur glucose, principalement au détriment du C18:2. Des travaux réalisés sur une levure oléagineuse très étudiée, Y. lipolytica (Cescut, 2009), mettent en évidence d’une part, la capacité de la levure oléagineuse à co-consommer le glucose et le glycérol dans un ratio de 50% - à condition d’alimenter en substrats carbonés de telle sorte que le glucose soit limitant - d’autre part, le maintien des performances d’accumulation lipidique comparativement à celles observées sur glucose seul ainsi qu’une amélioration du rendement en lipide par rapport au substrat d’environ 20% (Tableau 19). La littérature actuelle n’évoque pas de tels résultats pour Rhodotorula glutins.

Tableau 19 : Variables biologiques obtenues lors de la culture de Y. lipolytica (WT) à 28°C, à pH 5.5 avec le glucose comme unique substrat et en co-substrat glucose/glycérol. (Cescut, 2009).

Variables Unité Glucose seul Co-substrat glucose/glycérol

[X]max [CmolX.L-1] 4.17 3.35

%lip max [Cmollip.CmolX-1] 0.52 0.53

µ*max [h-1] 0.258 0.255 (glucose seul)

q*lip max [Cmollip.CmolX-1.h-1] 0.044 0.049

RS/X*max [CmolX.Cmolglu-1] 0.58 0.57 (glucose seul) RS/lip max [Cmollip.Cmolglu-1] 0.372 0.45

6. Conclusions

Dans un contexte environnemental, économique et politique favorable à l’émergence de nouvelles filières des biocarburants, les travaux de recherche pour proposer des alternatives aux

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carburants d’origine fossile se sont intensifiés. Les perspectives d’augmentation des consommations en carburants routiers et aéronautiques ont permis d’identifier des besoins croissants en huiles pour des usages biodiesel et biojetfuel avec en particulier, pour ce dernier, la récente certification des huiles hydrotraitées en mélange jusqu’à 50% avec du kérosène classique d’origine fossile. La production d’huiles microbiennes mobilise donc de nombreuses équipes de recherche internationales depuis plus d’une trentaine d’années avec une intensification récente des efforts.

La production d’huiles par des levures dites oléagineuses, dont la mise en œuvre mobilise des technologies matures dans l’industrie depuis près de deux siècles, se présente comme une alternative prometteuse à court-moyenterme. De l’analyse comparative des résultats mentionnés dans la littérature, Rhodotorula glutinis (Rhodosporidium toruloides), qui peut accumuler jusqu´à 70% de sa masse sèche en lipides (majoritairement des TAG) à partir de glucose, est une levure candidate à fort potentiel. La croissance et le mécanisme de synthèse, de stockage et de dégradation des lipides de cette souche à partir de glucose sont aujourd’hui bien décrits et donc bien caractérisés. L’accumulation de lipides, induite par un stress, est optimale lors d’une limitation en azote, qui permet une croissance résiduelle nécessaire au renouvellement de la biomasse catalytique en présence d’un excès de flux carboné. Les paramètres de cultures optimaux de croissance et de production sont similaires à savoir un pH de 5.5, une température de 30°C et des conditions aérobies. Ces conditions nécessitent le contrôle des paramètres environnementaux dont les flux de carbone et d’azote, contrôle qu’il est notamment possible de mettre en œuvre en culture fed batch.

Dans un contexte de mobilisation de substrats lignocellulosiques et de diversification des ressources carbonées pour la production de carburants alternatifs, un challenge scientifique réside dans l’étude des possibilités de R. glutinis de convertir en lipides le xylose, le glycérol, purs ou en mélanges avec le glucose. C’est un domaine du métabolisme de cette levure très peu connu. Les travaux antérieurs exploratoires sont en nombres restreints et les auteurs ont mis en œuvre des cultures en mode batch sur des substrats complexes ; les résultats argumentent de la capacité de R. glutinis à croître et accumuler des lipides à partir de xylose ou de glycérol. Leurs interprétations restent cependant limitées du point de vue des connaissances du métabolisme de R.glutinis ; ces données qualitatives doivent être complétées par une quantification rationnelle en termes de cinétiques et de rendement pour comprendre la dynamique physiologique de la souche, que ce soit en condition de croissance ou de production de lipides ainsi que pour

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identifier son potentiel maximal en conditions contrôlées. Les cofacteurs, leur interconversion et leur répartition intracellulaire sont des éléments clés de la co-consommation de substrats pour la croissance et l’accumulation lipidique chez R. glutinis.

Afin d’avancer dans l’exploration des potentialités de R. glutinis pour la conversion de substrats pentose et glycérol en lipides, de nombreuses questions scientifiques restent aujourd’hui en suspens : quelle est la capacité de R. glutinis de co-consommer le xylose ou le glycérol avec le glucose ? Quel est le comportement dynamique de R. glutinis en termes de cinétiques de croissance et de production de lipides, à partir des substrats d’intérêt purs ou en mélange ? Quels sont les éventuels coproduits et comment s’affranchir de leur production ? Quel est l’impact des substrats sur la nature et la composition des macromolécules accumulées ? Est-il possible de déduire de la connaissance du métabolisme des modes de gestion des flux de carbone et d’azote pour optimiser un procédé de production de lipidique à partir de ces substrats?

Ce travail de recherche propose ainsi de contribuer à améliorer les connaissances pour répondre à ces questions ; la démarche expérimentale consiste en la quantification, dans des conditions de culture parfaitement contrôlées, des dynamiques de croissance et de production de lipides chez R. glutinis, à partir de glycérol et de xylose, en simple et co-substrat avec du glucose.

Partie 3

Matériel et