TECMI-4D - Techniques avancées de microscopie pour l’imagerie 4D de la déconstruction de la biomasse lignocellulosique.

La biomasse lignocellulosique (BL) constitue une ressource renouvelable, pouvant être utilisée comme une alternative aux ressources fossiles pour produire de la bioénergie et des bioproduits. Cependant la BL est récalcitrante à l’hydrolyse enzymatique ce qui limite sa valorisation. Les marqueurs de récalcitrance qui ont été identifiés jusqu’à présent sont à l’échelle moléculaire et ne sont pas universels.L'objectif de cette thèse était d'identifier les paramètres responsables de la récalcitrance de la BL à différentes échelles. Pour atteindre cet objectif, nous avons d’abord étudié l’effet du prétraitement sur le peuplier. En mesurant les changements aux niveaux compositionnel, structural et spectral, nous avons identifié plusieurs paramètres tels que la durée de vie de la fluorescence, l'autofluorescence et la sphéricité qui sont fortement corrélés au rendement d'hydrolyse. Ensuite, afin d’identifier les marqueurs de récalcitrance à l’échelle cellulaire et tissulaire, nous avons développé un pipeline original d'imagerie 4D comprenant l’acquisition des images 3D d’échantillons de peuplier au cours de l’hydrolyse enzymatique, ainsi qu’une nouvelle méthode de segmentation des séries temporelles. Une analyse de corrélation quantitative nous a permis d’établir des corrélations entre les paramètres à l’échelle cellulaire et tissulaire et le taux de conversion de la cellulose. Nous avons montré que le taux de dégradation volumétrique de la paroi est fortement corrélé à la conversion de la cellulose au cours de l'hydrolyse enzymatique. De plus, la sphéricité de la paroi est négativement corrélée au taux de dégradation de la paroi qui peut être utilisée pour prédire la dégradabilité de la BL.Les résultats obtenus offrent des informations sur la récalcitrance à l'échelle nanométrique et micrométrique.Mots clés : biomasse lignocellulosique, récalcitrance, prétraitement, hydrolyse enzymatique, microscopie, imagerie 4D