Nos axes de recherche et nos projets

FairCarboN

Le carbone dans les écosystèmes continentaux: leviers et trajectoires pour la neutralité carbone

Le PEPR exploratoire FairCarboN a pour ambition de mobiliser la communauté scientifique française étudiant le carbone dans les écosystèmes continentaux. FairCarboN doit permettre de préciser la contribution possible des écosystèmes continentaux à l’atténuation du changement climatique.

FARE contribue à deux projets ciblés de FairCarboN (ALAMOD et SLAM-B) et porte un projet lauréat (CANETE) de la vague 1 (2023) des appels à projets de FairCarboN.

https://www.pepr-faircarbon.fr/

ALAMOD

Correspondante FARE : Gwenaëlle LASHERMES

Vers des modèles de dynamique du carbone dans les écosystèmes validés sur un outil de benchmark incontournable

Le projet ciblé ALAMOD capitalisera sur les données produites et le savoir-faire de plusieurs infrastructures de recherche qui seront fortement impliquées dans la réalisation du projet. Il mobilisera la communauté française et ses partenaires de recherche au Sud dans le développement de méthode d’acquisition de données et de modèles de simulation d’évolution des stocks de C dans les écosystèmes terrestres. La réalisation de ce projet fédérateur permettra la mise à disposition d’un outil d’évaluation de modèles sans précédent et de modèles très performants, ce qui garantira à ALAMOD d’avoir des impacts très forts dans le domaine académique et au-delà.

https://www.pepr-faircarbon.fr/projets/projets-cibles/alamod

SLAM-B

Co-coordinateur : Bernard KUREK

Scénarios labs pour concevoir et évaluer les trajectoires de bioéconomie des territoires vers la neutralité carbone

Le projet ciblé SLAM-B vise à structurer la communauté de recherche française qui développe et applique des approches IAM (Integrated Assessment and Modelling) pour soutenir le développement d’une bioéconomie durable basée sur l’agroécologie. SLAM-B prendra en compte les différentes composantes de la bioéconomie et vise à relever trois grands défis scientifiques : (i) développer des approches IAM génériques pour simuler les transitions bioéconomiques et anticiper leurs conséquences, (ii) démontrer la pertinence et la légitimité de ces approches IAM via leur application au sein de Living Labs à portée prospective et, (iii) produire des connaissances pour les décideurs publics à l’échelle nationale et européenne.

https://www.pepr-faircarbon.fr/projets/projets-cibles/slam-b

CANETE

Coordinatrice : Gwenaëlle LASHERMES

Efficience de l'utilisation microbienne du carbone et des nutriments du sol dans les écosystèmes terrestres gérés par l'humain

Le projet CANETE vise à évaluer et prédire les réponses physiologiques microbiennes aux pratiques de gestion agricole et forestière dans différents contextes pédoclimatiques, les conséquences sur le couplage et le découplage entre les cycles du C, de N et P, notamment sur le stockage du C et de nutriments dans le sol, la fourniture de nutriments aux plantes et la production végétale. Ce projet contribuera à identifier comment piloter les communautés microbiennes du sol comme un levier potentiel pour une utilisation plus efficiente du C et de N dans les écosystèmes terrestres. Le projet fournira des données ouvertes, des formalismes de modèles pour simuler les principaux mécanismes microbiens impliqués et des outils de décision renforcés pour les projections des stocks de C et de N.

https://www.pepr-faircarbon.fr/projets/projets-laureats-de-l-appel-a-projets-faircarbon/canete

B-BEST

Le PEPR d'accélération B-BEST (Biomasse, biotechnologies, technologies pour la chimie verte et les énergies renouvelables) est développé de 2023 à 2029 avec un budget de 70 millions d’euros, il est copiloté par l’IFPEN et INRAE. Son objectif est de réunir la communauté scientifique pour construire les fondements des innovations techniques, organisationnelles et sociales qui permettront tout à la fois de comprendre et actionner les leviers d’une transformation efficace de la biomasse pour la production de produits biosourcés et de carburants durables.

https://www.pepr-bioproductions.fr/

AMARETTO

Correspondant FARE :  Gabriel PAËS

Ingénieure: Emilie FUZELIER

Approche combinant outils Analytiques et apprentissage Machine pour identifier des mArqueurs et prédire la RéacTiviTé de la bioMasse en hydrolyse enzymatique.

L'objectif du projet est de combiner les compétences d'experts dans les domaines de l'analyse et de la science des données pour identifier des marqueurs de réactivité de l’hydrolyse enzymatique et proposer un modèle permettant de prédire la réactivité d'une biomasse lignocellulosique de diverses origines.

https://www.pepr-bioproductions.fr/projets-finances/methodologies-et-outils-transversaux/amaretto

GalaxyBioProd

Correspondant FARE :  Gabriel PAËS

Un portail opérationnel pour la production de produits biosourcés

L'objectif de ce projet est de fournir des outils et des ressources génériques et partagés pour concevoir, exécuter et suivre les projets des axes du PEPR B-BEST. À cette fin, un portail centralisé fournira des outils logiciels ainsi que des ressources de calcul et de stockage.

https://www.pepr-bioproductions.fr/projets-finances/methodologies-et-outils-transversaux/galaxy-bioprod

FillingGaps

Coordinateur : Gabriel PAËS

Doctorants: Noah REMY; Anna KESTEL

La biomasse à toutes les échelles pour comprendre ses propriétés

L’objectif du projet est de développer des approches multi-échelles, pour des espèces de biomasse représentatives, afin d'établir des relations entre les échelles et mettre en évidence les marqueurs des propriétés et de la réactivité de la biomasse.

https://www.pepr-bioproductions.fr/projets-finances/caracterisation-de-la-biomasse/fillinggaps

ElectroMIC

Correspondants FARE : Sofiène ABDELLAOUI & Ludovic BESAURY

Doctorant : Molla ANIMUT

Optimisation du réseau métabolique de la communauté MICrobiale électrochimiquement assistée pour la bioraffinerie de déchets organiques

Le projet ElectroMIC a pour objectif de développer un dispositif bioélectrochimique fonctionnant avec des microorganismes capables de valoriser la matière organique présente dans les eaux usées et les co-produits agricoles en molécules à haute valeur ajoutée.

https://www.pepr-bioproductions.fr/projets-finances/nouveaux-schemas-de-transformation-de-la-biomasse/electromic

SmartCoupling

Correspondants: Gabriel PAËS et Véronique AGUIE-BEGHIN

Doctorante: Marie Vaillant

Couplage des voies enzymatique et chimique pour développer des outils durables de transformation de la biomasse lignocellulosique.

Le projet SmartCoupling propose de coupler les enzymes et la chimie pour développer des outils de fractionnement et de transformation de la biomasse lignocellulosique (LCB) de façon durable pour obtenir des briques élementaires sur mesure. SmartCoupling se concentrera sur les enzymes « lytic polysaccharide monooxygenases » (LPMOs) en tant qu’enzymes oxydatives, et sur l’utilisation d’expansines pour destructurer les fibres de manière contrôlée. L’ambition de SmartCoupling est de développer des voies durables de transformation de la LCB par couplage des enzymes et chimie, afin d’obtenir des nanofibres de cellulose fonctionnalisées avec des propriétés contrôlées (stabilité colloïdale, hydrophobie, propriétés adhésives ou absorbantes).

WallMat

Correspondants: Trystan DOMENECH; Françoise BERZIN et Véronique AGUIE-BEGHIN

Matériaux biosourcés inspirés de la paroi végétale

L'objectif du projet est de reconstruire de nouveaux matériaux similaires à la structure naturelle des parois cellulaires des plantes à partir des restes de l'industrie agroalimentaire. Sur la base de travaux préliminaires, deux types de structures, les capsules creuses et les fibres orientées, ont été sélectionnées comme représentatives des parois cellulaires primaires et des fibres lignocellulosiques. Les biomasses ciblées sont les résidus d'agrumes et le marc de pomme, riches en cellulose, hémicellulose et pectines, ainsi que les lignines provenant des industries de la pâte et du papier.
 En utilisant un processus de formation spontanée sous flux osmotique, des capsules biomimétiques seront produites avec les blocs de construction correspondants et soumises à divers stress physico-chimiques et enzymatiques. Leurs propriétés seront explorées à la fois comme analogues biomimétiques pour des études biochimiques et biomécaniques et comme capsules aux propriétés solides et ajustables capables de résister à des contraintes osmotiques ou de séchage. 
Parallèlement, des fibres orientées seront développées à l'aide d'un processus d'extrusion représentatif des fibres lignocellulosiques, avec un alignement et des propriétés de surface ciblés et contrôlés. Les propriétés mécaniques des matériaux obtenus seront testées et comparées à des modèles de biocomposites connus.  Les résultats attendus sont une meilleure compréhension du rôle de l'ultrastucture et des interfaces dans ces matériaux contrôlés, ainsi que la vérification des performances des structures biomimétiques. 

Matériaux composites fonctionnels à renfort végétal

Coordinateur FARE: Françoise BERZIN

Ingénieure: 

2024-2028

Le projet Intereg COMPOVERT a pour objectif le développement transfrontalier de matériaux composites fonctionnels à renfort végétal, notamment via la valorisation de (sous)-produits locaux tels que les fibres lignocellulosiques ou la lignine. L'élaboration de biocomposites recyclables avec des propriétés originales antioxydantes, antibactériennes ou anti-statiques permettra d'élargir le champ des applications répondant au cahier des charges des industriels de l'ensemble du périmètre transfrontalier France Wallonie-Vlaanderen.

https://www.interreg-fwvl.eu/

MICROPLAITE

MICROfluidic PLAtform for In-vitro Tissue Engineering

Correspondant FARE : Trystan DOMENECH

Ingénieur: Batiste VINCENT

Projets

Titres

Durées

Résumés

ECoDROP

Ingénierie des consortiums microbiens dans les bioréacteurs microfluidiques à gouttelettes

Correspondante FARE : Véronique AGUIE-BEGHIN

Ingénieure: Emilie FUZELIER

Les communautés microbiennes (ou consortiums microbiens) jouent un rôle primordial dans la plupart des processus biogéochimiques fondamentaux. Mais, étonnamment, leur application aux processus biotechnologiques est limitée car la plupart des conversions biotechnologiques ont favorisé les approches à souche unique. Dans ce contexte, l'objectif du projet Eco-Drop, coordonné par TBI en collaboration avec TWB  de Toulouse et FARE vise à développer une nouvelle approche pour construire des consortiums microbiens simplifiés qui accomplissent efficacement des fonctions complexes, au lieu d'utiliser des monocultures, et de développer de nouvelles usines cellulaires.

Couplage de procédés pour la production microbienne de glutamate et de
xylitol à partir de son de blé.

Correspondante FARE: Caroline REMOND

Le projet SUGARMIX a pour objectif de concevoir un schéma de procédé original, couplant hydrolyse enzymatique, fermentation et purification, pour produire deux molécules plateforme, l’acide glutamique et le xylitol à partir d’hydrolysats de biomasse, ici le son de blé. Afin de limiter le nombre d’étapes et rendre le procédé économiquement rentable, la stratégie repose sur une co-fermentation des sucres en C5 et C6 sans séparation préalable, par un couple de microorganismes : une bactérie transformant le glucose en acide glutamique et une levure transformant le xylose en xylitol.  La séparation/purification des molécules produites sera envisagée par des techniques membranaires (nanofiltration, electrodialyse) reconnues plus économiques et plus respectueuses de l’environnement que la plupart des autres techniques. 

Color ANTH

Extraction optimisée d’anthocyanes de marc de distillerie et amélioration de leur fonctionnalité en tant que colorants et anti-oxydants

Coordinatrice FARE : Caroline REMOND

2021
-
2023

Le projet ColorANTH vise à développer un procédé d’extraction des anthocyanes de marcs de raisin en combinant les micro-ondes et l’utilisation d’enzymes. Un des objectifs sera de moduler par voie enzymatique la composition et la structure des anthocyanes pour accroître leur stabilité et leurs propriétés. Les retombées du projet ColorANTH seront à la fois fondamentales (meilleures connaissances du mécanisme d’extraction des anthocyanes à partir du marc de raisin et des relations structures-propriétés de celles-ci) et technologiques (développement d’un procédé combinant micro-ondes et enzymes pour l’extraction des anthocyanes et développement d’un procédé biocatalytique pour la fonctionnalisation des anthocyanes).

Conception d'assemblages moléculaires pour évaluer le rôle de la glycosylation sur l'activité d'hémicellulases

Correspondante FARE : Véronique AGUIE-BEGHIN

Ingénieur: Florian FORTUNA

Le projet LABEL vise à aborder la question inexplorée du ciblage du substrat par la glycosylation post-traductionnelle des enzymes. LABEL concevra des solutions pour surmonter les défis expérimentaux et réalisera des expériences pour étudier la fonction de ciblage. Grâce à cette proposition à l'interface de l'ingénierie enzymatique et de la chimie bioorthogonale appliquée aux hémicellulases actives dans la biomasse, nous proposons une approche innovante et originale pour générer des protéines modifiées post-traductionnelles traçables afin de fournir des outils fonctionnels nécessaires à la compréhension de systèmes biologiques complexes, tels que la déconstruction enzymatique de la biomasse.

Valorisation des lignins par éléctro-bio-raffinerie

Coordinateur FARE : Sofiène ABDELLAOUI

Le projet VALBIOELEC (Lignin VALorizations by BIO-ELECtro-refinery) vise à repousser certaines des limitations obstruant la valorisation des lignines à travers la conception et le développement de réacteurs bio-éléctrochimiques fonctionnant avec des enzymes ligninolytiques redox combinées à des électrodes. Ces systèmes permettront de coupler des réactions d’oxydoréduction enzymatiques et électrochimiques régies par des transferts hétérogènes d’électrons. Ce couplage aura pour but de catalyser à la fois la dépolymérisation et le raffinage des lignines afin de libérer des molécules aromatiques homogènes. En plus de fonctionner comme une bioraffinerie dédiée aux lignines, ces réacteurs opèreront comme des piles à combustible enzymatiques capables de produire l'énergie électrique. Ce projet sera réalisé en collaboration avec l’université d’état du Michigan et l’UMR de biodiversité et biotechnologie fongiques de Marseille.

Analyse Multi-échelle et Modélisation Spatio-temporelle de la déconstruction de la biomasse lignocellulosique

Coordinateur FARE : Yassin REFAHI

Doctorante : Solmaz Hossein Khani 

La valorisation de la biomasse lignocellulosique (BL) pour la chimie verte et l’énergie constitue l'une des voies importantes pour substituer des énergies fossiles par des ressources renouvelables et lutter contrele réchauffement climatique. La BL est récalcitrante à l’action des enzymes ce qui rend sa conversion peu rentable économiquement. Plusieurs marqueurs physico-chimiques sont à l’origine de la récalcitrance de la BL. Cependant, aucun d'entre eux n'est universel car ils sont restreints au type de BL et/ou au prétraitement. L’objectif du projet BIOMOD est de développer une combinaison originale d’imagerie confocale de la BL pendant l’hydrolyse enzymatique, de traitement d’images 4D (espace + temps) et de modélisation afin d’identifier les caractéristiques structurales génériques aux échelles cellulaire et tissulaire corrélés avec la dégradabilité de la BL.

Fonctionnalisation des lignines par l'application de traitements enzyma-tiques de type laccase-deshydrogénase dans des applications de matériaux biosourcés

Correspondante FARE : Véronique AGUIE-BEGHIN

Ingénieur : Florian FORTUNA

FuncLIPRO vise à approfondir nos connaissances sur les enzymes dégradant la lignine (LDE) et sur le mécanisme de déconstruction et de modification de la lignine. Il vise également à apporter la preuve de concept de l'utilisation des LDE pour transformer ces lignines en adhésifs verts, en films protecteurs et en nouveaux composites agro-sourcés.

INTOS2

Etude du comportement hygroscopique du bois et systèmes polymériques inspirés du bois par modélisation numérique et caractérisations avancées

Coordinatrice FARE : Brigitte CHABBERT

L'objectif du projet INTOS2 est de comprendre le comportement hygromécanique de matériaux sensibles à l'humidité tels que les matériaux à base de cellulose. Nous utilisons le bois comme modèle naturel de base et synthétisons différents assemblages de polymères du bois, afin de quantifier l'impact physique des conditions microclimatiques.
En combinant des recherches in vitro et in silico, le projet permettra de mieux comprendre les effets de l'eau sur chaque polymère et sur les interactions entre les polysaccharides et la lignine dans des systèmes bioinspirés et les parois du bois.

Comment intégrer les chènevottes rouies pour répondre aux évolutions de marché dans le Bâtiment ?

Correspondant FARE : Bernard KUREK

Le projet CHABLER vise à élargir le scope du label
Chanvre Bâtiment aux chènevottes rouies afin de suivre les évolutions et tendances des marchés techniques des fibres de chanvre.

Le projet est coordonné par InterChanvre avec  FRD-CODEM.

Suivi de la qualité des fibres au cours d'un procédé

Correspondant FARE : Bernard KUREK

Ingénieur: Thomas PEYRACHE

Face aux enjeux environnementaux devenus une préoccupation majeure de nos sociétés, il est important de considérer les notions de développement et de transition écologique comme deux composantes indissociables. Conscient de cet enjeu, les constructeurs automobiles agissent pour minimiser l’impact environnemental de leurs véhicules en y intégrant de nouveaux matériaux à la fois écoconçus et plus légers pour réduire les consommations de carburant et les émissions de gaz nocifs. L’objectif du projet Nafilab est d’aider à généraliser l’utilisation globale de la fibre végétale dans l’automobile en proposant une matière pouvant venir concurrencer celles actuellement utilisées comme les polypropylènes chargés fibre de verre. 

Coordinateur: APM

Partenaires: FRD-CODEM et MATERI'ACT (FAURECIA)

Développement de bioprocédés d’éco-extraction de biomasses lignocellulosiques pour l’obtention de molécules d’intérêt cosmétique 

Doctorante : Amandine MORENO

Encadrante : Caroline REMOND

TERBIOMAT

Fabrication de matériaux multifonctionnels biosourcés par le biais de mélanges ternaires

Doctorante : Bao Anh HUYNH 

Encadrants: Trystan DOMENECH; Françoise BERZIN

Ce projet vise à développer des matériaux multifonctionnels biosourcés par le biais d'une approche de mélange ternaire, où les particules lignocellulosiques de taille nano à macro sont dispersées dans des polymères thermoplastiques à l'aide de processus de mélange à l'état fondu. La stratégie envisagée comprend des mélanges ternaires de deux polymères non miscibles avec des particules colloïdales, ainsi que des mélanges ternaires de deux types de particules dans une seule matrice polymère.
La recherche sera menée dans le cadre de la chaire FAREMAT, récemment accordée à l'Université de Reims Champagne-Ardenne afin de développer son activité dans le domaine des biomatériaux à faible impact environnemental.

MICOS

Contrôles minéralogiques et microbiens de la stabilisation des matières organiques dans les sols des agroécosystèmes.

Doctorant : Pierre VERJANS

Encadrants : Guillaume HUMBERT et Gwenaëlle LASHERMES

La décomposition plus ou moins complète des matières organiques par les organismes du sol conduit à leur accumulation dans des fractions de sol plus ou moins stables. Cette thèse s'intéresse aux contrôles minéralogiques et microbiens de la stabilisation des matières organiques dans les sols par application d'approches de caractérisation physico-chimique des phases organiques (analyses élémentaires CHON, Rock-Eval6, RMN-13C, spectroscopie d'absorbance et de fluorescence UV-Visible) et minérales (surface spécifique, DRX, FRX, Fe, Al) des fractions de sols soumis à différents usages et contextes pédoclimatiques.

ColorBiomass

Synthèse microbienne de pigments à partir de biomasses ligncellulosiques

Doctorante : Pauline LELEUX 

Encadrants : Ludovic BESAURY et Caroline REMOND

L' objectif de la thèse est de développer un procédé de production de colorants naturels produits par des bactéries se développant sur un substrat lignocellulosique (paille ou son de blé). Deux stratégies sont envisagées : soit le prétraitement de la biomasse avec des enzymes qui dégradent les lignocelluloses, rendant les polysaccharides plus accessibles aux bactéries qui produisent naturellement les pigments cibles, soit l'ingénierie métabolique des bactéries dégradant les lignocelluloses pour leur permettre de produire directement les pigments.

CLIMAZOTE

Impact du changement CLIMatique sur la production et le recyclage de biomasse végétale et l’utilisation de l’AZOTE : cas d’étude du maïs sous événements pluvieux extrêmes

Doctorant: Abderrahim BOUHENACHE  

Encadrants : Gwenaëlle LASHERMES et Hugues CLIVOT

Les événements pluvieux extrêmes (sécheresses ou pluies intenses) augmentent en fréquence et intensité avec le changement climatique, impactant les rendements agricoles et les sols. Cette thèse se propose d’étudier leurs effets sur la production et le recyclage vers le sol de biomasse végétale, et le cycle de l’azote (fourniture en azote minéral aux cultures, pertes azotées). Elle combinera des approches expérimentales au champ au Zimbabwe, au laboratoire en France, de la modélisation et étudiera le cas du maïs, une des plantes les plus cultivées au monde.

Projets

Titres

Durée

Résumés

COLLECTOR

Collecte et valorisation en "science ouverte" des données des ressources organiques recyclées dans les sols

Coordinatrice : Gwenaëlle LASHERMES

2018

-
2022

Des efforts considérables ont été fournis au cours des 30 dernières années pour étudier le processus de décomposition des matières organiques dans les sols. Le projet COLLECT-OR vise à capitaliser, organiser et partager dans une démarche de « science ouverte » les données que les scientifiques acceptent de renseigner et partager. Le projet associe les laboratoires FARE, Agroécologie, BioEcoAgro, Eco&Sols, SAS, EcoSys, ISPA, UREP de l’INRAE et du CIRAD (Recyclage et Risque) et la plate-forme de modélisation « Sol Virtuel » VSoil (EMMAH). Ce projet permettra de réaliser la méta-analyse des données, la calibration d’outils numériques ou l’acquisition de références facilement mobilisables et ouvertes à tous.