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Galaxy-SynBioCAD : accélérer l’arrivée de la chimie verte


Galaxy-SynBioCAD est la première boîte à outils pour la biologie de synthèse, l’ingénierie métabolique et la biotechnologie industrielle. Intégré au gestionnaire de workflows Galaxy, ce portail web créé par l’Unité de Génomique Métabolique (laboratoire Genoscope, Genopole) et l’Institut MICALIS permet de concevoir des voies métaboliques pour produire biologiquement, dans des microorganismes, des composés habituellement synthétisés par voie chimique.
Galaxy-SynBioCAD : accélérer l’arrivée de la chimie verte Galaxy-SynBioCAD : accélérer l’arrivée de la chimie verte

Joan Hérisson, ingénieur de recherche de l’équipe BioRetroSynth au sein de l’Unité de Génomique métabolique (CEA/CNRS/Université d’Evry Paris-Saclay), a présenté mercredi 26 octobre la plateforme de biologie de synthèse Galaxy-SynBioCAD, lors de l’International Workshop on Bio-Design Automation (IWBDA). L’événement s’est déroulé à Paris, lors de la célèbre compétition internationale de biologie de synthèse iGEM.

Élargir le champ d’application de la production biologique

Élargir la gamme de composés produits par voie biologique est un défi majeur pour transformer la chimie de synthèse en une bio-industrie plus durable.
Mais peut-on construire une voie métabolique pour produire un composé d’intérêt ? Peut-on reprogrammer un micro-organisme pour cette synthèse ?
Le portail informatique Galaxy-SynBioCAD conçu par l’équipe de Jean-Loup Faulon (Institut MICALIS, INRAE), composée en partie de bio-informaticiens génopolitains, peut répondre à ces questions.

En partageant divers outils de biologie de synthèse, en garantissant leur compatibilité par des formats standards comme SBML et SBOL et en les liant entre eux dans le gestionnaire de workflows Galaxy, Galaxy-SynBioCAD permet de :

  1. effectuer le processus complet de conception informatique et d’ingénierie de voies métaboliques,
  2. déterminer les enzymes nécessaires à la voie métabolique choisie,
  3. déterminer les séquences d’ADN (codant pour ces enzymes) à assembler,
  4. générer les scripts de pilotage des robots pour l’assemblage des plasmides et la production du composé d’intérêt.

Galaxy-SynBioCAD : toutes les étapes de conception-ingénierie en quelques clics

Concrètement, Galaxy-SynBioCAD délivre un plasmide contenant les gènes codant les enzymes qui vont catalyser les réactions biochimiques nécessaires à la synthèse du composé d’intérêt. Pour valider l’outil, les auteurs l’ont donné à opérer à d’autres équipes, l’ont appliqué à des voies métaboliques décrites dans la littérature ou se sont référés à des experts.

Ils ont par exemple démontré sa reproductibilité en l’appliquant à la constitution d’une collection de souches de Escherichia coli productrices de lycopène, un pigment rouge facilement repérable, dans quatre sites différents. Ils ont confirmé sa pertinence sur 60 molécules déjà décrites : dans 83% des cas, les voies sélectionnées par la littérature ou les experts font partie des 10 premières voies générées par le système Galaxy-SynBioCAD pour le même produit cible et le même châssis bactérien. Pour associer un score d’efficacité aux voies de synthèse proposées par Galaxy-SynBioCAD, les concepteurs ont développé un modèle d’apprentissage automatique à partir d’une base de données de près de 8000 voies métaboliques.

Le portail Galaxy-SynBioCAD est proposé en Open Source. Il a fait l’objet d’une publication dans Nature Communications le 29 aout 2022 et a conduit à créer une nouvelle catégorie « Synthetic Biology » dans le gestionnaire de workflows Galaxy.

En soutenant l’ingénierie biologique en faveur de la bioproduction d’une vaste gamme de composés chimiques, les travaux de l’équipe participent à la construction de la filière Bioéconomie à Genopole.

Article posté le 28 octobre 2022

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