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

Description du Poste

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 français ou européen avec lesquels nous collaborons pour acquérir des compétences plus spécifiques.
• Pour la partie IP ; le candidat aura en charge la production et la purification des TKs en plus grande quantités (réacteurs de 5 à 10 litres pour la production de plusieurs grammes). avec la plateforme Plat’ine de Polytech Clermont. Il mettra en place les protocoles d’immobilisation avec la technologie « Convective Interaction Media »® (CIM) et déterminera les taux d’immobilisation et les activités résiduelles. Les réactions seront ensuite mises en oeuvre dans des bioréacteurs en flux. Le doctorant pourra aussi utiliser des outils statistiques tels que les plans d’expériences (DoE), les méthodes de surface de réponse (RSM) et/ou l’analyse en composantes principales (ACP) pour optimiser les expériences et identifier les paramètres clés gouvernant à la fois les processus d’immobilisation et de catalyse enzymatique.

Votre Environnement de Travail

Le doctorant travaillera sur deux sites : l'Institut de Chimie de Clermont-Ferrand ICCF (équipe BIOMETA) appartenant à l'INC du CNRS et l'Institut Pascal - IP (Axe GEPEB) appartenant à l'INSIS du CNRS, situés tous deux sur le campus des Cézeaux de l'Université Clermont AUvergne à Aubière.
• Institut de Chimie de Clermont-Ferrand (ICCF-UMR6296), équipe BIOMETA : compétences en chimie bioorganique et biocatalyse :
- expression d’enzymes recombinantes, ingénierie par mutagenèse : Muriel JOLY (IE UCA)
- modélisation moléculaire : Lional NAUTON (IR CNRS)
- études cinétiques, tests de criblage, mise œuvre de réactions enzymatiques, caractérisation des produits (RMN, MS, GC/MS, UV/V) : L. HECQUET (PR UCA) et F. CHARMANTRAY (CR CNRS)
• Institut Pascal (IP- UMR 6602), Axe GePEB : compétences en génie des bioprocédés et glycosciences :
- procédés de fractionnement, bioraffinage, bioréacteurs, glycosciences : Philippe MICHAUD (PR Polytech)
- expression d’enzymes recombinantes à grande échelle : Pascal DUBESSAY (MCF Polytech)
- immobilisation d’enzymes, biochimie analytique (HPLC, HPAEC, FPLC) : Guillaume PIERRE (MCF Polytech)

Rémunération et avantages

Rémunération

La rémunération est d'un minimum de 2300,00 € brut mensuel

Congés et RTT annuels

44 jours

Pratique et Indemnisation du TT

Pratique et indemnisation du TT

Transport

Prise en charge à 75% du coût et forfait mobilité durable jusqu’à 300€

À propos de l’offre

À propos du CNRS

Le CNRS est un acteur majeur de la recherche fondamentale à une échelle mondiale. Le CNRS est le seul organisme français actif dans tous les domaines scientifiques. Sa position unique de multi-spécialiste lui permet d’associer les différentes disciplines pour affronter les défis les plus importants du monde contemporain, en lien avec les acteurs du changement.

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