H/F offre de thèse Procédés biocatalytiques optimisés pour la synthèse d’hydroxycétones valorisables

Sujet de thèse :
Ce projet a été lauréat de l'AAP CNRS PRIME 2026 au titre de la Mission pour les initiatives transverses et interdisciplinaires (MITI).
L'objectif est de synthétiser par voie enzymatique des hydroxycétones qui sont des molécules utilisées dans les secteurs de la santé, des édulcorants, des arômes. Les voies de synthèse chimiques sont difficiles en raison du nombre d’étapes, de la formation de sous-produits, de l’emploi de catalyseurs métalliques toxiques et de solvants organiques. Les enzymes, protéines issues de micro-organismes, sont une alternative car elles accélèrent la vitesse des réactions, limitent la formation de sous-produits et fonctionnent dans des conditions douces (solvant aqueux, pression atm, pH neutre).
L’objectif du projet est d’utiliser la transcétolase (TK) issue de microorganismes pour générer des hydroxycétones valorisables en peu d’étapes, dans des conditions douces respectueuses de l’environnement. Les défis concernent i) l’optimisation de la réaction en termes de rendement et de quantité de produit obtenu, ii) le recyclage de(s) l’enzyme(s) et leur mise en oeuvre dans des réacteurs en continu. En ce qui concerne ce dernier point, la TK a été immobilisée antérieurement sur différents supports14 par adsorption ou liaison covalente mais aucun de ces supports n’a permis le développement de réacteurs en flux continu pour la synthèse à l’échelle de plusieurs grammes d’-hydroxycétones.
Les compétences interdisciplinaires et complémentaires des deux équipes impliquées permettront de lever ces verrous d’une part en utilisant les techniques de mutagenèse pour augmenter les activités de l’enzyme vis-à-vis des substrats ciblés et montrer la faisabilité de la réaction à l’échelle analytique (compétences de l’Institut de chimie de Clermont-Ferrand-ICCF, INC) et d’autre part pour développer la réaction à plus grande échelle en immobilisant l’enzyme et en la mettant oeuvre dans des réacteurs à flux continu (compétences de l’Institut-Pascal-IP, Clermont-Ferrand, INSIS)
• Pour la partie ICCF, le doctorant aura en charge le criblage des banques de TKs en utilisant des tests qualitatifs en milieu semi-solide sur boite et quantitatifs en milieu liquide dans des microplaques 96 puits au moyen de la plate-forme robotisée de l’ICCF. Les TKs mutées les plus efficaces conduisant aux activités les plus élevées seront produites à l’ICCF à petite échelle (quelques milligrammes) pour des tests cinétiques (détermination des constantes Km, Vmax, kcat) et des synthèses à l’échelle analytique. Les produits obtenus seront purifiés et caractérisés par MS et RMN. De plus le doctorant pourra être formé aux techniques de modification d’enzymes par l’ingénieur en charge du service de microbiologie de l’ICCF et à la modélisation moléculaire par l’ingénieur responsable de la plateforme de l’ICCF. Le doctorant aura la possibilité de se déplacer s’il le souhaite dans un des laboratoires frança
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