Standing Ovation : la production de caséine, version 2.0…

Basée sur l’utilisation de micro-organismes et de co-produits agricoles locaux, la technique permet la production d’une caséine en tous points identique à celle issue du lait de vache. Une approche innovante aux multiples vertus, notamment écologiques, déjà multi-primée (Prix Innov’Up, Concours d’innovation i-Lab et i-Nov, French Tech 2030…).

Dans la première partie de l’entretien qu’il nous a accordé, Romain Chayot, ingénieur agronome, docteur en microbiologie et cofondateur de Standing Ovation, nous dévoile les principaux secrets, mais aussi les atouts de ce procédé au carrefour de la biotechnologie, de la microbiologie et de l’agroalimentaire.

Techniques de l’Ingénieur : En quelques mots, quel a été votre parcours avant la création de Standing Ovation ?

Romain Chayot : Je suis ingénieur agronome de formation, et docteur en microbiologie après une thèse réalisée au sein de l’Institut Pasteur. Suite à ma thèse, j’ai travaillé pendant quinze ans pour une entreprise spécialiste de la fermentation de précision appliquée à la production de biocarburants, Global Bioenergies.

J’ai ensuite co-fondé Standing Ovation, il y a six ans, en juin 2020. Mon objectif était alors de mettre la fermentation de précision au service, cette fois, de l’alimentation, en adoptant cette approche pour produire la principale protéine du lait, la caséine…

Standing Ovation me permet ainsi de réunir deux passions : celle des micro-organismes, et celle de l’agronomie.

Qu’est-ce qui vous a justement amené vers cette application particulière de la fermentation de précision ?

C’est une conjonction de facteurs, un « alignement des planètes »… Le confinement de 2020, tout d’abord, m’a permis de prendre un peu de recul, et de réfléchir à la meilleure façon de « mettre ma pierre à l’édifice ». À cela se sont ajoutés les rapports du GIEC, qui mettent notamment en évidence le fait que les émissions de gaz à effet de serre liées aux différents usages des terres^[1] pèsent plus lourd que celles liées à tout le secteur des transports… J’avais déjà, avec Global Bioenergies, contribué à réduire l’empreinte de ce secteur. J’ai donc décidé d’aller un cran plus loin, en me tournant vers le secteur agroalimentaire.

Enfin, un facteur personnel s’est ajouté aux deux aspects que je viens d’évoquer : je suis devenu papa d’un petit garçon allergique aux protéines de lait de vache. J’ai donc fait des recherches bibliographiques pour tenter d’en comprendre les origines. Je me suis alors aperçu que les caséines de lait de vache étaient des allergènes puissants, mais que les caséines issues du lait d’autres mammifères généraient des profils allergéniques différents^[2].

Tout cela m’a finalement conduit à cofonder Standing Ovation, dans l’objectif, comme je le disais, d’utiliser la fermentation de précision non plus pour la production de biocarburants, mais de caséines.

Très vite, j’ai décidé de me rapprocher d’industriels, afin qu’ils puissent nous orienter vers le marché le plus pertinent. J’en ai sollicité beaucoup, qui m’ont très largement conforté dans mon idée de départ. J’avais aussi au préalable – pendant le confinement – commencé à rédiger des brevets. Dès 2021, nous avons ainsi pu signer un partenariat stratégique avec le groupe Bel. À partir de là, l’histoire s’est accélérée ! Bel voyait en effet dans ces protéines issues de la fermentation de précision un bon moyen de verdir ses gammes, tout en renforçant notre souveraineté alimentaire. Tout cela a notamment abouti à une levée de fonds en série A, en 2022, puis à une levée de fonds en série B clôturée en mars dernier, à laquelle Bel a pris part, tout comme un autre industriel de l’agroalimentaire, Danone, via sa branche investissements Danone Ventures.

Très concrètement, qu’est-ce que la fermentation de précision ; comment définiriez-vous cette approche ?

La fermentation de précision existe déjà dans nos assiettes depuis plus de trente-cinq ans… Des industriels danois ont en effet mis en œuvre cette technique dès 1990 pour produire la chymosine, une enzyme qui permet de faire cailler le lait, et qui se substitue ainsi à la présure^[3] de veau. Sept fromages sur dix vendus en France aujourd’hui sont produits grâce à cette enzyme issue de la fermentation de précision.

En cela, l’approche est donc très différente de techniques émergentes telles que la viande de culture… La fermentation de précision ne cultive d’ailleurs pas de cellules destinées à être consommées : elle utilise des micro-organismes – bactéries, levures, ou champignons – comme de petites usines de fabrication. C’est bien leur production – la caséine, en l’occurrence – qui est ensuite consommée, et non ces « petites usines » biologiques elles-mêmes.

Comment avez-vous abouti au développement de cette technologie ?

Pour y parvenir, il nous a fallu intégrer les gènes codant pour la caséine dans l’ADN des micro-organismes que j’évoquais. Ils deviennent ainsi de véritables petites usines à caséine, qu’il nous suffit ensuite de purifier pour laisser de côté le micro-organisme. Nous obtenons alors une poudre indiscernable de son équivalent bovin, dépourvue de toute trace d’ADN microbien.

Cette protéine possède ainsi les mêmes propriétés extraordinaires que son équivalente issue du lait de vache : c’est grâce à elle que le lait mousse ou caille, que la mozzarella file, qu’un camembert est coulant ou crayeux… En revanche, tous ces intérêts deviennent des défis au sein d’un fermenteur ! Avant nous, personne n’était ainsi parvenu à faire ce que nous avons mis au point en 2021. C’est d’ailleurs ce qui explique le fort engouement des industriels pour notre technologie. Nous sommes les seuls au monde à produire à grande échelle cette protéine par fermentation de précision, et l’une des rares entreprises à avoir les autorisations réglementaires pour vendre cette caséine sur le marché américain.

Vous le disiez, la technique peut être mise en œuvre via différents micro-organismes… Qu’est-ce qui dicte votre choix pour un type ou une espèce donnée ?

C’est une question clé. C’est même l’une des premières que je me suis posées en rédigeant les brevets : « quel micro-organisme utiliser comme châssis métaboliques ? »…

Il existe, tout d’abord, différents types de caséines, notamment alpha-S1 (αS1) et alpha-S2 (αS2), bêta (β) et kappa (κ). Chacune possède des propriétés différentes  onctuosité, filage, moussage… On va ainsi choisir différents châssis métaboliques – différents micro-organismes – selon le type de caséine souhaitée.

Depuis ses débuts, Standing Ovation veille par ailleurs à ne pas entrer en compétition avec l’alimentation humaine ou animale. Nous utilisons plutôt des coproduits de l’agriculture française comme l’EP2^[4], issu de l’industrie sucrière ; certains coproduits glucidiques issus d’amidonneries ; ou encore le petit lait. Tous ces coproduits ont en commun de contenir de l’eau, des minéraux et des sucres ; tout ce dont nous avons besoin pour la fermentation. Le choix du châssis métabolique va ainsi également dépendre de l’effluent à valoriser : certains fonctionnent bien sur la mélasse de betterave, d’autre plutôt sur la mélasse de canne à sucre, ou le sérum de lait…

Nous ne pouvons toutefois pas avancer en parallèle sur une infinité de ferments. Nous nous sommes donc plutôt concentrés, jusqu’à présent, sur un micro-organisme en particulier (dont nous ne dévoilons pas la nature, pour des raisons concurrentielles…).

Qui dit fermentation dit production de CO₂… N’est-ce pas là l’une des limites de la technologie ?

L’impact environnemental réduit de notre approche est la première raison qui a poussé les industriels à se rapprocher de nous… Cette question du bilan carbone de notre procédé fait ainsi partie des premières que nous nous sommes posées. Pour pouvoir y apporter une réponse précise et impartiale, nous avons décidé de commander à un expert externe une analyse de cycle de vie (ACV) « cradle-to-gate^[5] » ISO-certifiée. Nous sommes d’ailleurs les seuls à ma connaissance à l’avoir fait : aucune autre ACV concernant la production de caséine par fermentation n’est pour l’heure disponible.

Résultat : pour une même quantité de protéine, notre procédé réduit de 70 % les émissions de gaz à effet de serre (GES), par rapport à une production via l’élevage bovin. Ceci tient notamment au fait que, contrairement aux vaches, nos micro-organismes ne produisent pas de méthane, un GES au pouvoir réchauffant plus de 25 fois supérieur au CO₂.

Notre technologie permet en outre de réduire de 99 % les besoins en terres agricoles, et de diminuer de deux tiers les volumes d’eau douce utilisée.

Nous avons aussi veillé au caractère circulaire du procédé… Comme je le disais, nous valorisons des coproduits agricoles, comme le lactosérum acide. En aval du procédé, les résidus de fermentation, riches en azote, phosphore et potassium, sont proposés aux agriculteurs locaux, qui peuvent ainsi les utiliser en tant que fertilisants biologiques. Cela forme une belle boucle d’économie circulaire ! Outre sa viabilité économique, le caractère écologiquement vertueux du procédé représentait pour nous un impératif.

Qu’en est-il des micro-organismes que vous utilisez ? En faites-vous également une utilisation « circulaire » comme un boulanger cultive son levain ?

Non, nous ne réensemençons pas une cuve de fermentation au jour j+1 avec des micro-organismes de la veille. Un levain de boulanger est composé d’un consortium de micro-organismes. Notre technologie, quant à elle, utilise un ferment composé, pour chaque cas de figure, d’un unique type de micro-organisme. Le réutiliser engendrerait un risque de diversification problématique.

Vous mettez notamment en avant le caractère « bio-identique » de votre caséine, par rapport à celle issue du lait de vache. Que cela signifie-t-il, précisément ?

Notre protéine est effectivement 100 % identique à son équivalente issue du lait de la vache. Elle en a donc exactement les mêmes propriétés : elle caille, elle mousse, elle file comme une caséine bovine…

Le produit de départ est donc strictement le même, ce qui signifie que pour produire un yaourt ou un fromage, aucun changement de recette n’est nécessaire ; aucun ajout d’agent de texture, ou autre… L’étendue des possibilités est donc également exactement la même : nous travaillons avec des glaciers, des fromagers, des producteurs de yaourts, de barres protéinées, de lait moussant ou destiné à la chocolaterie.

C’est un avantage majeur par rapport aux substituts de protéines d’origine végétale, qu’il faut en effet modifier pour parvenir à un produit fini ressemblant à son équivalent d’origine bovine.

Notre seule limite concerne le lait en tant que tel : parce qu’il est essentiellement composé d’eau, avec tous les inconvénients que cela représente, notamment sur le plan du transport, il n’est, pour l’instant, pas une priorité pour nous.

Dans la seconde partie de l’entretien qu’il nous a accordé, Romain Chayot nous dévoile les perspectives d’industrialisation de la technologie, et les enjeux qui entourent cette phase cruciale pour Standing Ovation.

^[1] Agriculture, foresterie et autres utilisations des terres (AFOLU).

^[2] Bio-identique à celle du lait de vache, la caséine produite par Standing Ovation possède le même pouvoir allergisant. Elle est en revanche indiquée pour les personnes intolérantes au lactose.

^[3] Mélange de chymosine et de pepsine, extrait de la caillette, quatrième estomac du veau.

^[4] Égout pauvre de deuxième jet

^[5] Du berceau à la porte, littéralement. C’est-à-dire depuis l’extraction/production des matières premières jusqu’à la sortie de l’usine.