Synthèse enzymatique d'hydroxycétones valorisables // Enzymatic synthesis of valuable hydroxyketones

L'objectif est de synthétiser par voie enzymatique des alpha-hydroxycétones valorisables dans le domaine de la pharmacie, de la chimie fine aussi en tant qu'édulcorants et arômes. L'utilisation d'enzyme permet de répondre aux critères de la chimie verte (conditions douces, réaction dans l'eau à température modérée et à pression atmosphérique, pH proche de la neutralité) tout en contrôlant la stéréosélectivité. Ce dernier point est important car la modulation des configurations des différents centres asymétriques pourrait conduire à de nouvelles propriétés biologiques.
La stratégie de synthèse fera notamment intervenir l'enzyme transcétolase (appartenant à la famille des enzymes à thaimine diphosphate) pour catalyser la formation stéréospécifique d'une liaison C-C. Cette enzyme pourra être utilisée seule ou dans des cascades en présence d'autres enzymes ou catalyseurs chimiques. Pour améliorer son activité, la transcétolase sera modifiée par mutagenèse au niveau de positions déterminées par modélisation moléculaire en collaboration avec la plateforme de modélisation de l'ICCF. Des banques d'enzymes mutées au niveau des positions choisies seront ensuite générées par le service microbiologie de l'ICCF. La personne recrutée aura en charge de sélectionner les enzymes les plus actives en présence des substrats d'intérêt grâce à des tests spécifiques puis de les utiliser pour réaliser les synthèses des alpha-hydroxycétones à l'échelle préparative. De plus, l'immobilisation de l'enzyme seule ou couplée aux autres catalyseurs pourra être envisagée. Les produits synthétisés seront purifiés par chromatographie et caractérisés par RMN, MS et GC-MS.
Techniques utilisées : extraction d'enzymes à partir de microorganismes et purification, tests enzymatiques par spectrophotométrie (UV-visible), caractérisation des molécules par RMN, MS, GC chirale.
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The objective is to synthesize enzymatically alpha-hydroxyketones that can be used in the field of pharmacy, fine chemistry and also as sweeteners and flavors. The use of enzymes makes it possible to meet the criteria of green chemistry (mild conditions, reaction in water at moderate temperature and atmospheric pressure, pH close to neutrality) while controlling stereoselectivity. This last point is important because the modulation of the configurations of the different asymmetric centers could lead to new biological properties.
The synthesis strategy will involve the transketolase enzyme to catalyze the stereospecific formation of a C-C bond that can be used alone or in cascades in the presence of other enzymes or chemical catalysts. To improve its activity, transketolase will be modified by mutagenesis at positions determined by molecular modeling in collaboration with the ICCF modeling platform. Mutated enzyme libraries at the selected positions will then be generated by the ICCF microbiology department. The recruited person will have the following tasks :selection of the most active enzymes in the presence of the substrates of interest using specific tests and then using them to carry out the syntheses of alpha-hydroxyketones on a preparative scale. In addition, immobilization of the enzyme alone or coupled with other catalysts may be considered. The synthesized products will be purified by chromatography and characterized by NMR, MS and GC-MS. Techniques used: extraction of enzymes from microorganisms and purification, enzymatic tests by spectrophotometry (UV-visible), characterization of molecules by NMR, MS, chiral GC.
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Début de la thèse : 01/10/2025

La recherche, pour une université, représente le socle indispensable à la qualité de ses formations, à sa lisibilité, son attractivité et sa dynamique d’innovation. C’est ce qui, partout dans le monde, construit la réputation d’un établissement, et qui attire alors les meilleurs étudiants ainsi que les meilleurs enseignants-chercheurs. La structuration en 2017 de la nouvelle Université Clermont Auvergne (UCA) en Collegiums a pour but de favoriser la mise en cohérence des stratégies de formation et de recherche, et l’émergence de thématiques interdisciplinaires et innovantes.

Le candidat de formation master 2 ou Ingénieur aura des compétences à l'interface chimie organique/biologie plus particulièrement en chimie organique et en biochimie/enzymologie et des notions de modélisation moléculaire.
The candidate (Master 2 or Engineering degree) will have skills at the organic chemistry/biology interface (knowledge of organic chemistry, biochemistry/enzymology, molecular modeling).