Les calix-complexes du cuivre, modèles supramoléculaires de cupro-protéines : études fondamentales et applications en bioélectrochimie\";36" – calixzymeredox

Les systèmes synthétiques bioinspirés : un autre aspect des biotechnologies. La compréhension des mécanismes réactionnels des cupro-enzymes et leur reproduction en terme fonctionnel est un défi important mais iI n'existe pas de modèles capables de reproduire les effets créés par l'environnement protéique. Or, celui-ci joue un rôle primordial sur le contrôle de la coordination et la régulation des propriétés redox. Nous avons récemment développé des systèmes supramoléculaires biomimétiques modélisant l'environnement polyhistidine du cuivre ainsi que la poche hydrophobe contrôlant les interactions substrats-produits. Ces systèmes, basés sur des calix[6]arènes fonctionnalisés, permettent la formation de complexes mononucléaires du cuivre possédant un site de coordination échangeable à l'intérieur d'une cavité hydrophobe. Ces complexes entonnoirs , à seconde sphère de coordination contrôlée, sont des récepteurs moléculaires hautement efficaces et sélectifs. Dans ce projet, deux aspects complémentaires seront développés de manière synergique. - Le premier s'attelle à une étude fondamentale jamais réalisée : explorer et comparer les comportements électrochimiques des complexes-entonnoirs du cuivre dans trois environnements différents, solvant organique, milieu aqueux et solvant ionique. En effet, la structure calixarène contrôle l'environnement de première et deuxième sphère de coordination de façon identique dans les trois milieux. Or, les problématiques d'interaction de type hôte-invité et de comportement redox soulevées par ces systèmes font intervenir le solvant comme un des éléments déterminants. Cette étude permettra d'en évaluer l'impact (présence ou non d'un solvant invité compétitif, et/ou de protons) et d'accéder ainsi aux mécanismes de régulation de la fonctionnalité des systèmes enzymatiques par les effets supramoléculaires de l'environnement protéique et les effets de milieu. - Le deuxième objectif a trait à la conception et à l'étude d'électrodes modifiées par les calix-complexes. Leur réponse redox vis-à-vis de substrats sera étudiée en milieux organique, aqueux et biologique. Leur particularité repose sur l'association d'un centre redox (Cu) à une cavité réceptrice contrôlant l'accès du substrat et donc la réponse électrochimique. Celle-ci sera évaluée comme sonde pour des petites molécules (CO, alcools, amines, amides) en référence avec la réponse redox en milieu homogène. Puis, l'étude de réactions électro-catalysées modélisant certaines activités enzymatiques sera entreprise. Les substrats cibles seront des biomolécules (O2, O2·-, H2O2, NO, nitrite, nitrate), et les protéines elles-mêmes. - Ce projet pluridisciplinaire et original associe recherche fondamentale et appliquée. Il vise à une meilleure compréhension des systèmes enzymatiques, et à l'optimisation des systèmes synthétiques pour une fonctionnalité donnée. A plus long terme, l'ambition de ce projet est de développer des applications en biologie/chimie/nanotechnologies (sondes de détection d'espèces biologiques, capteurs, médiateurs, catalyse).