Soutenance de thèse: Eva FAILLACE (26 MAI 2025)

Centre: UMR SPE

Projet: RN

Discipline Aspects Moléculaires et Cellulaires de la Biologie et mention: Biochimie et Biologie Moléculaire

Titre de la thèse: Utilisation des enzymes de la voie de la lipoxygénase pour la production biocatalytique de composés d'intérêt industriel

Résumé vulgarisé:

Les molécules à note verte font partie des arômes et fragrances naturels très recherchés par les industries agroalimentaires, cosmétiques et de la parfumerie pour leur odeur caractéristique d’herbe coupée, appelée ‘note verte’. En plus de leurs propriétés aromatisantes, ces molécules possèdent des propriétés antimicrobiennes et antifongiques, ce qui les rend d’autant plus intéressantes pour ces industries.

A l’heure actuelle, la demande en molécules à note verte naturelles est en forte augmentation. Des procédés biocatalytiques ont donc été développés et semblent être une alternative écoresponsable innovante pour la bioproduction de molécules naturelles à haute valeur ajoutée. Ces procédés reproduisent in vitro une voie métabolique présente chez les végétaux supérieurs, qui est appelée voie de la lipoxygénase (LOX), et qui est responsable de la production de ces molécules. Ils permettent la bioconversion d’une huile végétale en molécules à note verte naturelles en trois étapes c’est-à-dire en utilisant successivement trois enzymes de la voie de la LOX. La première enzyme, la lipase, agit sur l’huile végétale pour libérer les acides gras, qui seront ensuite convertis en hydroperoxydes d’acides gras par la deuxième enzyme, la LOX, avant d’être transformés par la troisième enzyme, l’hydroperoxyde lyase (HPL), en molécules à note verte (aldéhydes en C6 et en C9) et en cétoacides en C12 et en C9. Les cétoacides sont des composés bifonctionnalisés qui offrent également une voie de valorisation pour les industries pharmaceutiques, de la cosmétique et du textile puisqu’ils peuvent servir de précurseurs à la synthèse de biopolymères.

Pour mettre en place ce procédé de production de molécules à note verte et de cétoacides d’intérêt industriel, il est essentiel d’une part, de disposer des enzymes, que l’on utilise comme biocatalyseur, et d’autre part, d’optimiser chacune des réactions.

Les enzymes peuvent être commerciales ou produites au laboratoire en tant qu’enzymes recombinantes.

La première réaction, qui consiste en l’hydrolyse des huiles végétales par une lipase commerciale, a été optimisée sur trois huiles (tournesol, chanvre et lin) sélectionnées selon leur composition en acides gras. Différentes lipases et conditions réactionnelles ont été testées, permettant d’obtenir des rendements d’hydrolyse supérieurs à 90 %.

Ensuite, la deuxième réaction a été optimisée : une 13-LOX commerciale a été utilisée pour convertir les acides gras polyinsaturés libérés de l’huile de chanvre hydrolysée en 13-hydroperoxydes. Des taux de conversion dépassant 86 % ont été atteints. Les 13-hydroperoxydes pourront être transformés en aldéhydes en C6 et cétoacides en C12 lors de la troisième réaction, effectuée par une 13-HPL qui a été préalablement produite au laboratoire.

Par ailleurs, une 9-LOX recombinante permettant la production de 9-hydroperoxydes ainsi qu’une 9-HPL recombinante capable d’agir sur ces 9-hydroperoxydes ont été produites au laboratoire. L’action séquentielle de ces enzymes permettra la synthèse d’aldéhydes en C6 et de cétoacides en C12.

Une fois toutes les réactions optimisées, il restera à développer une méthode efficace de récupération des aldéhydes et cétoacides obtenus afin de proposer un procédé biocatalytique complet au laboratoire, adaptable ensuite à plus grande échelle.

Mots clés : molécules à note verte, biocatalyse, optimisation, bioconversion, biotechnologie

La soutenance aura lieu le lundi 26 mai à 9H30, amphi Desanti 3, Bâtiment Desanti, sous la BU, campus Grimaldi

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