Dégradation de matrices polymères par des enzymes : comment "saisir les enzymes au travail" ? – CATCHY

Une variété importante de processus biologiques, et de nombreuses innovations en biotechnologie et pharmacologie, reposent sur la déconstruction d'une matrice polymère viscoélastique par des enzymes. La dégradation est directionnelle, avec un front qui avance avec le temps à mesure que les enzymes se propagent dans la matrice polymère. L'objectif fondamental de CATCHY est de comprendre quels sont les paramètres physiques et biochimiques qui déterminent la cinétique de dégradation enzymatique dans ce contexte. La question centrale, encore négligée à l'heure actuelle, est de déterminer comment les propriétés biomoléculaires (taille, affinité pour le polymère) et l'activité locale des enzymes (changement de structure et de dynamique du polymère) affectent leur progression globale dans la matrice.

La question est par essence à l'interface de la physique de la matière molle, de la physicochimie, et de l'enzymologie. Pour y répondre, CATCHY réunit des chercheurs de ces différents domaines à travers une approche transdisciplinaire inédite qui combine des techniques optiques innovantes, des simulations de dynamique moléculaire, et une expertise unique en ingénierie enzymatique. La stratégie est de produire des liquides et gels polymères modèles aux propriétés structurales variées (longueur de corrélation, viscoélasticité), et de suivre de façon résolue dans l'espace et le temps la propagation d'enzymes dans ces matrices (par imagerie de fluorescence), et les changements concomitants de dynamique du polymère (par diffusion dynamique de la lumière multispeckle). En complément, des simulations numériques de systèmes enzymes-polymères tenant compte de la directionnalité de l'attaque enzymatique apporteront des informations décisives sur les propriétés de la matrice polymère à l'échelle locale en cours de dégradation.

Nous sommes convaincus que CATCHY conduira à des avancées majeures dans la compréhension du comportement complexe des enzymes qui dégradent des structures polymères, avec des retombées pertinentes dans une large gamme de conditions biologiques et d'utilisations pratiques.