Découverte et sélection de nouvelles défluorinases pour la bioremédiation – MICROFLUOR

Positionné à l'interface des sciences de l'environnement, de la biologie et de la chimie, le projet MICROFLUOR, d'une durée de 42 mois, vise à renouveler et à accélérer la découverte de catalyseurs protéiques pour la dégradation des substances polyfluoroalkylées (PFAS), parfois traitées de "produits chimiques éternels" (forever chemicals). Cette classe très large et diverse de composés est produite industriellement en grandes quantités mais n’est pas naturellement présente dans l’environnement. Les PFAS sont utilisés pour une large gamme d'applications, et représentent désormais des contaminants omniprésents et récalcitrants de notre environnement. La prise de conscience récente de la haute toxicité des PFAS pour les êtres humains et la faune entraîne une forte demande de solutions de remédiation pour ces produits chimiques. Cependant, la dégradation des PFAS représente un énorme défi en raison de la force de la liaison carbone-fluor,qui est la liaison covalente la plus stable connue. En effet, très peu de souches bactériennes défluorantes ont été décrites jusqu'à présent, et les enzymes, gènes et voies de dégradation impliqués dans la dégradation des PFAS restent à découvrir et à caractériser.
MICROFLUOR s'emparera de ce problème en utilisant un biocapteur innovant à base d'ARN, spécifique du fluorure et récemment développé par les deux équipes partenaires du projet "Adaptations et Interactions Microbiennes dans l'Environnement" et "Biologie numérique de l'ARN" à Strasbourg. Ce biocapteur a été conçu pour la détection par fluorescence du fluorure libéré par la déshalogénation enzymatique des composés fluorés. Dans MICROFLUOR, ce biocapteur sera couplé à un dispositif microfluidique à haut débit pour le criblage de protéines et de cellules présentant une activité de défluoration.
L'objectif du projet MICROFLUOR est de fournir de nouvelles enzymes évoluées en laboratoire et actives dans les réactions de défluoration, et ainsi de contribuer à des solutions naturelles pour remédier à la contamination de l'environnement par les PFAS. S'appuyant sur l'expertise et la collaboration des deux partenaires dans les domaines du métabolisme de la déshalogénation microbienne et de la microfluidique, MICROFLUOR développera et utilisera des approches multiples de bioprospection et d'évolution expérimentale en laboratoire.
Les travaux menés dans le cadre du projet MCROFLUOR seront organisés en trois workpackages : validation du dispositif experimental ; découverte d'enzymes dans les souches défluorantes décrites et dans des cultures d'enrichissement en laboratoire provenant de sites contaminés par des PFAS ; et mutagenèse aléatoire et dirigée sur des souches bactériennes possédant des déshalogénases sélectionnées en laboratoire, en vue de la mise au point de nouveaux catalyseurs protéiques à activité défluorinase.
Des points de départ et des approches multiples (par exemple, cellules et gènes, bibliothèques génomiques et métagénomiques, cultures d'enrichissement mises en place à partir d'échantillons de sites contaminés par les PFAS auxquels les partenaires du projet ont obtenu l'accès) maximisent les chances que MICROFLUOR fournisse de nouveaux catalyseurs pour la biorémédiation opérationnelle future des sols et des eaux contaminées par des produits chimiques fluorés. Le travail se concentrera d'abord sur la biodégradation de composés fluorés de référence, puis s'étendra à l'obtention d'enzymes ayant une activité défluorinase avec des composés PFAS.
Dans une perspective à plus long terme, MICROFLUOR a également pour ambition de fournir la "preuve de concept" que la stratégie de criblage microfluidique basée sur l'activité du biocapteur ARN proposé peut être largement applicable à l'avenir au développement et à la mise en œuvre d'outils de biorémédiation pour d'autres contaminants chimiques.