Sondes vibrationnelles pour l'exploration des enzymes redox – VIPER

Les enzymes redox sont au cœur de processus bioénergétiques essentiels aux organismes vivants. Elles opèrent dans des conditions douces avec une haute affinité, une faible surtension et de grands turnover. Décrypter « comment fonctionnent les enzymes redox » est une nécessité afin d'exploiter leurs propriétés exceptionnelles. La spectroélectrochimie SEIRA (Surface Enhanced InfraRed Absorption) sonde les enzymes redox in situ et in operando, révélant des informations sur les éléments de structure secondaires, l'orientation, les mécanismes catalytiques, la chimie redox et la fonctionnalité. Cependant, le potentiel de la spectroélectrochimie SEIRA est limité par la nature des échantillons biologiques. En effet, il est presque impossible de se fier exclusivement aux marqueurs IR intrinsèques de la protéine pour élucider localement les variations structurales ou environnementales. Ainsi, l'évaluation de l'orientation ou de la dynamique d’une enzyme redox immobilisée est difficile car elle est entravée par la réponse globale des bandes amides. De plus, l’observation de la catalyse au site actif redox est limitée à une poignée d'enzymes. Pour lever ces verrous, je propose d'éditer les enzymes redox avec des sondes vibrationnelles locales (VP). Dans ce projet, je combinerai la spectroélectrochimie SEIRA à l'introduction locale de VP dans la laccase en tant que modèle d'enzyme redox. L'activité catalytique de la laccase couple l'oxydation à un électron d'une large gamme de substrats organiques et inorganiques à la réduction à quatre électrons de l'oxygène moléculaire en eau. Nous décrypterons la relation orientation – activité de la laccase lors de l'immobilisation sur électrodes. Nous surveillerons ensuite sa dynamique structurale à un niveau localisé et, in fine, nous observerons les différents états de son cycle catalytique. Ce projet ouvrira la voie à la caractérisation spectroélectrochimique d'enzymes redox peu ou pas encore caractérisées.