Development of fungal pretreatment of lignocellulosic biomass in solid state fermentation to improve their energy transformation

Le développement des bioraffineries lignocellulosiques représente une alternative durable aux ressources fossiles pour produire des biocarburants et constitue un enjeu majeur dans le contexte énergétique et environnemental mondial actuel. La production de bioénergies de deuxième génération nécessite obligatoirement un prétraitement physique, chimique, physicochimique ou biologique de la biomasse végétale. Cette première étape a pour objectif de déstructurer la matrice lignocellulosique afin d’améliorer les étapes suivantes d’hydrolyse enzymatique, tant pour la production de méthane que de sucres simples fermentescibles, issus à la fois des fractions cellulosiques et hémicellulosiques, pour la production de bioéthanol. Les travaux réalisés dans le cadre de cette thèse ont eu pour objectif d’explorer la biodiversité des champignons filamenteux afin de sélectionner des souches performantes pour la Fermentation en Milieu Solide (FMS) de deux biomasses lignocellulosiques modèles (paille de blé et miscanthus) afin de faciliter leur conversion énergétique. Dans un premier temps, une nouvelle procédure originale de criblage moyen débit en FMS en microplaques « deep-well » a été mise au point et a permis de cribler 176 souches fongiques issues de la collection du Centre de Ressources CIRM-CF pour leur efficacité à prétraiter de la paille de blé. Les meilleures d’entre elles, 63 souches, ont également été criblées sur de la paille de miscanthus. Ce crible a permis de mettre en évidence plusieurs champignons d’intérêt dont les plus prometteurs ont été étudiés dans un second temps à l’échelle de bioréacteurs en colonnes de 250 ml.The development of lignocellulosic biorefineries represents a sustainable alternative to fossil fuels and constitutes a major challenge in the energy context and current global environment. Second generation bioenergy production necessarily requires a physical pre-treatment of plant biomass either chemical, physicochemical or biological. This first step aims at deconstructing the lignocellulosic matrix to improve the subsequent step of enzymatic hydrolysis, even for the production of methane or simple fermentable sugars from both cellulosic and hemicellulosic fractions for bioethanol production. The work carried out during this thesis aimed to explore the biodiversity of filamentous fungi to select efficient strains for the solid state fermentation (SSF) of two lignocellulosic biomass models (miscanthus and wheat straw) to facilitate their conversion to bioenergy.In a first part, a new original procedure of SSF screening using "deep-well" microplates was developed and was used to screen 176 fungal strains from the collection of the CIRM-CF Resource Centre for their effectiveness in wheat straw pretreatment. The best of them, 63 strains were also screened on miscanthus straw. This screening has enabled to highlight several fungi of interest, among them, the five most promising on wheat straw were studied in a second time to 250 ml bioreactor columns (three of these strains were also performing on miscanthus). The performances of the strains have been analyzed more finely considering critical criteria for evaluating the whole bioprocess such as the mass yields, the holocellulose preservation and the net yields of carbohydrates conversion