Soutenance de thèse de Rébecca LEBLAY

Dans un contexte d’épuisement des ressources fossiles, l’industrie chimique s’intéresse à la biomasse comme ressource plus durable car elle est renouvelable et abondante. Cependant la valorisation de la biomasse lignocellulosique, partie majoritaire de la biomasse, est complexe, car une grande partie est récalcitrante. Des procédés couteux en énergie (hydrocraquage) et polluant (acide concentré) sont nécessaires pour maximiser l’accessibilité. Nous proposons comme alternative une démarche biomimétique. En effet, dans la Nature, des microorganismes utilisent le carbone de la cellulose pour croitre. Cette activité est possible grâce à la dépolymérisation synergétique d’hydrolases et d’oxydases. Parmi ces enzymes, nous nous sommes inspirés de la Lytic Polysaccharides Monoxygénase (LPMO), qui déconstruit la cellulose par mécanisme oxydatif. Dans un premier temps, nous avons synthétisé des complexes de cuivre pour mimer la première sphère de coordination du site actif de la LPMO. Ensuite, nous avons mis au point trois tests de criblage à pH neutre sur des substrats de complexité en utilisant des complexes biomimétiques décrits pour leur activité de type LPMO. Puis nous avons comparé les activités de tous les complexes de cuivres sur les différents substrats et investigué les différents mécanismes d’action pour mieux comprendre leur activité oxydante. Enfin, nous avons utilisé des complexes peptidiques de cuivre pour étudier l’influence de la première sphère de coordination sur les activités et les comparer aux premiers complexes de cuivre. En addition d’une preuve de concept, nous avons des activités prometteuses et leurs mécanismes associés en cours d’élucidation.

With fossil fuels running out, the chemical industry is turning to biomass as a more sustainable resource, because it is renewable and abundant. However, upgrading lignocellulosic biomass, the major part of biomass, is complex, because of its recalcitrant. Energy-intensive (hydrocracking) and polluting (concentrated acid) processes are needed to maximize accessibility. As an alternative, we propose a biomimetic approach. In nature, microorganisms use the carbon in cellulose to grow. This activity is made possible by the synergistic depolymerization of hydrolases and oxidases. Among these enzymes, we were inspired by Lytic Polysaccharide Monoxygenase (LPMO), which deconstructs cellulose via an oxidative mechanism. First, we synthesized copper complexes to mimic the first coordination sphere of the LPMO active site. Next, we developed three neutral pH screening assays on complexity substrates using biomimetic complexes described for their LPMO-like activity. We then compared the activities of all the copper complexes on the different substrates and investigated the different mechanisms of action to better understand their oxidizing activity. Finally, we used peptide copper complexes to study the influence of the first coordination sphere on activities and compare them with the first copper complexes. In addition to proof of concept, we have promising activities and their associated mechanisms under elucidation.