Biocatalyseurs artificiels à deux composantes – BiCAB

L'obtention de composés optiquement purs pour la production de médicaments, de produits agro-chimiques, et de produits pour la chimie fine est l'un des secteurs les plus actifs de la synthèse organique. Par exemple, on estime que les ventes mondiales des molecules chirales atteindront plus de 200 milliards d'Euros en 2008. Des complexes organométalliques, des enzymes et leurs versions évoluées (par évolution moléculaire) ont successivement été utilisés comme catalyseurs avec différents niveaux de succès. Les laccases sont depuis longtemps considérées comme un candidat parfait pour beaucoup de processus industriels parmi lesquels le bio-blanchissement, la bio-remédiation d?effluents pollués, la fabrication de bois composite, de colles phénoliques, d?additifs dans des produits de santé, de colorants, de médicaments ou d?antibiotiques etc.. Ce vaste panel d?applications industrielles potentielles est lié à la plasticité de l'enzyme, à sa large spécificité de susbtrat et à la nature du produit de base de la réaction qu?elle catalyse. Les laccases associent une oxydation mono électronique de composés phénoliques à une réduction à quatre électrons du dioxygene dans l'eau, produisant principalement des radicaux phenoxi qui peuvent évoluer vers la formation de quinones, l?ouverture de cyles et des polymères. Les composés organiques dérivés du couplage de radicaux issus des phénols ont des rôles biologiques importants comme polymères structuraux (lignine), agent curatif de blessures, molécules de défense etc.. Les dérivés de phénol sont également intéressant pour leurs propriétés pharmaceutiques comme antibiotiques, antiviral ou antitumorals (par exemple phenoxazinones, lignans, etc.). Cependant, à la différence de la plupart des oxydations biologiques, la réaction bimoléculaire de couplage de radicaux phénoxy n'est pas strictement sous contrôle regio- ou stéréospécifique. Ceci réduit considérablement le potentiel des oxydases générant des radicaux comme biocatalyseurs pour la synthèse de molécules d?intéret. Des facteurs pro-chiraux existent naturellement dans les plantes. En effet, bien qu?in vitro les nouveaux centres stéréogéniques qui résultent du couplage oxydant de phénol (ex. initié par une laccase) soient racémiques, les lignans naturels de plantes sont homochiraux. Il a été montré qu?un facteur protéique, appelé Dirigent Protein (DP), favorise la formation du pinoresinol énantiopur à partir de l'alcool coniferylique achiral. Plus généralement, l'existence d'une large classe des protéines de couplage responsables du mode spécifique de couplage dans la synthèse des lignans est postulée. Par ailleurs, l'existence d'une laccase fongique hétérodimérique a récemment été décrite. Dans ce complexe, la petite sous-unité, appelée interactant, semble influencer la stabilité de l'unité laccase ainsi que son activité (l'activité du complexe est plus élevée que celle de la sous-unité laccase seule). Par ailleurs, les cyclodextrines (CDs) sont devenues des outils puissants en biocatalyse enzymatique en particulier grâce à leur capacité d?inclure de manière stable dans leur cavité un grand nombre de composés hydrophobes. Ce sont des auxiliaires pour la catalyse énantiosélective. Les CDs sont fonctionalisables et peuvent être fixée de manière covalente aux protéines (ex. click-chemistry). Avec les avancées récentes dans leur conception, les enzymes artificielles apparaissent hautement prometteuses comme solutions alternatives aux catalyseurs traditionnels. Dans ces édifices, on s'attend à ce que l'interaction d'une partie catalytique non chirale avec une matrice chirale produise un hybride actif et (énantio)selectif. Dans ce contexte, le but général de BiCAB est de développer des catalyseurs éco-compatibles qui permettent un couplage stéréosélectif efficace de phénols en modules utilisables dans la synthèse de drogues et en chimie fine. Les bio-catalyseurs hybrides à deux composantes qui associent la puissance oxydante d'une oxydase à des modules dirigents organiques (CDs) ou protéiques (DPs) seront construits pour substituer des conditions de synthèse propres aux conditions traditionnelles polluantes. Pour ce faire, le noyau enzymatique (dioxygène réductase) et des modules interagissant avec les enzymes seront adaptés les uns aux autres et l'efficacité de ces catalyseurs hétérogènes biocompatibles sera testée.