Nouveaux Catalyseurs Hybrides Bio-Inorganiques pour l&aposOxydation Asymétrique : vers de Métalloenzymes Artificielles originales – BIOINORGCAT

La catalyse d'oxydation asymétrique est aujourd'hui un enjeu stratégique de la recherche fondamentale et appliquée. En effet, malgré les efforts des trois dernières décennies, il faut reconsidérer de nombreux procédés au vu du contexte environnemental et économique. La catalyse chimique homogène et la biocatalyse représentent les meilleures solutions mais elles restent perfectibles. Globalement, ces deux approches chimiques et biochimiques sont complémentaires. Il existe alors une stratégie originale pour mettre en synergie ces deux domaines de la catalyse. Cette stratégie repose sur la génération de catalyseurs hybrides, à l'interface de la biologie et de la chimie inorganique. Le catalyseur hybride idéal comprendra alors un site actif issu de la chimie de coordination ou organométallique et une partie protéique. Le repliement de la chaîne polypeptidique naturelle dirigera la sélectivité de la réaction alors que le complexe métallique, achiral, prendra en charge le mode de réactivité. Les avantages de cette approche « bio-inorganique » sont importants. Tout d'abord, la diversité des catalyseurs sera augmentée à la fois par la possibilité de modifier les acides aminés des protéines ciblées mais aussi les ligands du complexe inorganique. Ensuite, la possibilité de dissocier l'activité du catalyseur de la sélectivité de l'édifice protéique favorisera un meilleur contrôle et/ou une modulation de la réaction ciblée. L'objectif de notre projet est de mettre au point des catalyseurs hydrides actifs dans le cadre d'oxydations en privilégiant les réactions de transferts d'oxygène asymétriques. Aujourd'hui, il n'existe que très peu de solutions appliquées pour l'oxydation d'alcanes, d'alcènes et de sulfures dans les deux domaines de la biocatalyse et de la catalyse chimique. Notre volonté est donc de proposer un jour une solution clef en main où l'association d'une protéine permettra une catalyse asymétrique dont la nature sera dictée par le complexe intégré. Cette modularité reste aujourd'hui encore une originalité du domaine de la catalyse alors qu'elle est depuis longtemps appliquée dans les biotechnologies. La sélection des protéines et des complexes achiraux est la clef de voûte de ce projet. Les protéines contiendront une cavité et seront choisies sur la base d'une surproduction et une stabilité avérées. Le choix des complexes achiraux sera basé sur le pool de catalyseurs bio-inspirés du laboratoire. Cette approche biomimétique est depuis longtemps un axe de recherche prioritaire du laboratoire CBCRB. Une telle approche implique aussi une connaissance fondamentale de ce nouveau type d'objet hybride. Les paramètres qui influent sur la réactivité devront être déterminés. L'obtention d'informations structurales est donc essentielle et le laboratoire partenaire possède une compétence reconnue dans ce domaine. Les nouvelles propriétés physiques des complexes au sein de l'édifice protéique restent à découvrir. Il est raisonnable de s'attendre à ce que l'édifice chiral de l'enzyme dicte la nature d'un centre stéréogène du complexe, à savoir le métal (? ou ?), un facteur essentiel de l'induction asymétrique des réactions d'oxydations ciblées. La compétences complémentaires des deux laboratoires LCCP et CBCRB dans le domaine de l'enzymologie des métalloenzymes et de la chimie bioinorganique sont un atout pour la réalisation de ce nouveau type de métalloenzymes artificielles.