Caractérisation du mécanisme moléculaire de détection des terres rares chez Pseudomonas putida et développement de biosenseurs associés. // Characterization of the molecular mechanism involved in the detection of rare earth elements in Pseudomonas putid

Les terres rares (TR) sont des métaux largement utilisés dans les hautes technologies et la demande en TR devrait doubler d’ici 30 ans. L’extraction sélective et le recyclage des TR ont un triple enjeu, économique, technologique et écologique. Actuellement, moins de 1% des TR sont recyclées. De plus, les méthodes d’extraction sont fastidieuses et polluantes. Elles nécessitent plusieurs étapes avec acides ou solvants. La découverte en 2011 d’enzymes utilisant naturellement les TR légères a ouvert de nouvelles perspectives. Le développement de méthodes biosourcées pourrait être un élément clé pour débloquer les verrous de sélectivité et d’extraction actuels. Cette thèse s’inscrit dans la thématique biotechnologies de demain. Le but de cette thèse, est d’acquérir des données fondamentales sur le mécanisme moléculaire d’un système biologique de perception sélective des TR afin d’en tirer profit pour le développement d’un crible basé sur des biosenseurs répondant spécifiquement à certaines d’entre elles. Des techniques de biologie cellulaire, biochimie et d’analyse in silico avec des outils d’intelligence artificielle seront utilisées pour accomplir ce projet. Les résultats obtenus permettront d’identifier : 1) le mécanisme moléculaire de détection des TR et les facteurs influençant sa sélectivité, 2) les sites de liaison du régulateur et les gènes impliqués dans cette réponse, et 3) le développement à partir de 1) and 2) de biosenseurs robustes et sélectifs.
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Rare earths (REE) are widely used in high technology, and demand for REE is set to double over the next 30 years. The selective extraction and recycling of REE has a triple challenge: economic, technological and ecological. Currently, less than 1% of REEs are recycled. What's more, extraction methods are tedious and polluting. They require several stages with acids or solvents. The discovery in 2011 of enzymes that naturally use light REE has opened up new prospects. The development of biosourced methods could be a key element in unlocking current selectivity and extraction barriers. This thesis is part of the biotechnologies of tomorrow theme. The aim of this thesis is to acquire fundamental data on the molecular mechanism of a biological system for the selective perception of REE through a robust screening, in order to take advantage of it for the development of biosensors responding to certain specific REE. Cell biology, biochemistry and in silico analysis techniques based on artificial intelligence will be used to accomplish this project. The results obtained will enable us to identify: 1) the molecular mechanism of REE detection and the factors influencing its selectivity, 2) the binding sites of the regulator and the genes involved in this response, and 3) the development from 1) and 2) of robust and selective biosensors.
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Pôle fr : Direction de la Recherche Fondamentale
Département : Institut de Biosciences et Biotechnologies d’Aix Marseille
Service : Service de Biologie Végétale et de Microbiologie Environnementale
Laboratoire : Laboratoire des Interactions Protéine Métal
Date de début souhaitée : 01-10-2025
Ecole doctorale : Sciences de la Vie et de la Santé (SVS)
Directeur de thèse : Berthomieu Catherine
Organisme : CEA
Laboratoire : DRF/BIAM
URL : https://www.cite-des-energies.fr/biam/recherche/ipm/

Public/private mixed funding

Pôle fr : Direction de la Recherche Fondamentale
Département : Institut de Biosciences et Biotechnologies d’Aix Marseille
Service : Service de Biologie Végétale et de Microbiologie Environnementale

Master 2 en Biologie, Microbiologie ou Chimie