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Catalyse et ingénierie moléculaire enzymatiques
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Objet d'étude : activité de recherche
Question sociétale et finalité, contexte : mission de recherche
Démarche, discipline : Autre (Sciences de l'ingénieur)
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Objet d'étude : activité de recherche
Question sociétale et finalité, contexte : mission de recherche
Démarche, discipline : Autre (Sciences de l'ingénieur)
Dispositif technique et méthode d'étude : biotechnologie industrielle, évolution moléculaire dirigée, ingénierie enzymatique rationnelle et combinatoire, synthèse enzymatique
Phénomène, processus et fonction : biocatalyse, catalyse enzymatique, dégradation enzymatique, relation structure fonction
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- Description détaillée :
Expertise et plateaux techniques en enzymologie

CIMEs pour « Catalyse et Ingénierie Afficher la suite
Expertise et plateaux techniques en enzymologie

CIMEs pour « Catalyse et Ingénierie Moléculaire Enzymatiques » est une ambition d’excellence en enzymologie. L’EAD1, intégrée au sein du LISPB, est née en 1994 avec 3 personnes et compte aujourd’hui plus d’une cinquantaine de chercheurs, ingénieurs, techniciens, doctorants et post-doctorants.

Dédiée aux enzymes, l’équipe CIME focalise son activité autour de quatre axes complémentaires :

* l’étude des relations structure – activité
* la compréhension des mécanismes catalytiques
* la découverte de nouvelles enzymes
* l’ingénierie enzymatique pour façonner à la demande des enzymes aux propriétés ciblées

En alliant des connaissances approfondies en enzymologie à une démarche de valorisation et d’application tout en faisant le lien entre structure et activité, l’équipe CIME se donne pour mission de développer de nouveaux procédés enzymatiques et de nouvelles enzymes, utilisables dans les domaines des biotechnologies blanches et plus spécifiquement de la chimie verte, de la santé, de la cosmétique, de l’agro-alimentaire, de la bioénergie et de la bioraffinerie.

En parallèle et pour mener à bien ses recherches, l’équipe a développé des plateaux techniques de modélisation moléculaire, de criblage haut débit, de caractérisation et de gestion de données.

Sur la période 2006-2009, l’équipe CIME a totalisé 54 publications dans des journaux à comité de lecture (facteur d’impact moyen de 3), plus de 50 communications orales et 50 posters, 6 brevets et 2 brevets sous licence. Une trentaine de contrats académiques et une vingtaine de contrats industriels directs ainsi que des projets collaboratifs type FUI ou Oseo comptent au palmarès de l’équipe.


L’enzyme haute couture

A partir des connaissances génériques acquises sur les enzymes (biochimie des protéines, interactions enzymes – substrats, lien structure-activité, ingénierie…), qui constituent le cœur de métier de l’équipe, les chercheurs CIME ont développé une expertise utilisable sur des modèles divers et pour des applications variées.

En complément de cette approche générique, l’EAD1 développement notamment des études sur différentes classes d’enzymes actives sur les carbohydrates ou les lipides et notamment :

* Les Glucane Saccharases : modèle « historique » de l’équipe reconnue dès sa création pour son expertise sur ces enzymes capables de construire de nouveaux polymères à partir d’une ressource abondante et peu coûteuse : le saccharose. Les travaux de l’équipe s’orientent aujourd’hui sur l’ingénierie et l’évolution dirigée des enzymes avec l’objectif de produire de nouveaux polymères ou glyco-conjugués d’intérêt pour l’industrie pharmaceutique (vaccin de 3e génération, antibiotiques…), cosmétique, alimentaire (prébiotiques…).
* Les Lignocellulases : thématique récente pour l’équipe et qui porte sur les différentes enzymes qui agissent sur les polysaccharides de la biomasse lignocellulosique, avec une focalisation particulière sur les enzymes actives sur les xylanes. A travers nos recherches, deux objectifs sont visés : (i) l’isolement de nouvelles enzymes et le développement d’outils biocatalytiques performants pour les étapes de bioraffinage et (ii) l’élaboration d’enzymes glycosynthétiques qui agissent plus particulièrement sur les sucres à cinq carbones et/ou les sucres rares sous la forme furanose. Si cette thématique n’est développée au LISBP que depuis 2006, la reconnaissance internationale de l’expertise de l’équipe CIME est aujourd’hui acquise, comme en témoigne la coordination toulousaine de projets européens PCRD7 (BiOCORE).
* Les Lipases : l’équipe CIME travaille sur différentes catégories de lipases, d’origine procaryote ou eucaryote, et dont l’utilisation concerne le tri sélectif, la résolution racémique, la séparation d’énantiomères (secteur pharmaceutique) ou la synthèse à façon de nouveaux esters ou polyesters (secteurs des bioraffineries ou bioénergies)

Autour de ces trois grandes familles d’enzymes et à partir des connaissances génériques développées en matière d’ingénierie enzymatique, l’équipe CIME se focalise sur la découverte de nouvelles enzymes par criblage de la diversité naturelle et de métagénomes ou par ingénierie rationnelle guidée par l’étude des relations structure/ activité des enzymes et/ou combinatoire (évolution dirigée). L’objectif étant ici de construire des enzymes sur-mesure par rapport à une application donnée et de catalyser des réactions qui n’existent pas dans la nature, ce qui ouvre des perspectives d’application immenses.


Une forte tradition de collaboration

Marquée par une très forte tradition collaborative, l’équipe CIME a tissé un réseau de collaborations dense avec une réelle volonté d’implication au sein d’un écosystème régional particulièrement riche.

C’est donc en lien avec différentes plateformes, dont la plateforme ICEO de l’équipe et la Plateforme d’analyse structurale de l’Institut de Pharmacologie et de Biologie Structurale, la plateforme Génomique, la plateforme Metasys au sein du LISBP, la plateforme PICT que l’équipe CIME mène ses travaux.

Parce que la politique de l’équipe CIME n’est pas seulement de comprendre mais également d’appliquer, les collaborations avec le milieu industriel sont anciennes et pérennes. 17 partenaires industriels ont été identifiés sur la période 2006-2009 avec des entreprises aussi diverses en termes de taille et de secteur que Airbus, Pioneer, Pierre Fabre, Sanofi aventis, Servier, L’Oréal, Syngenta, Archema, Millegen, Proteus, Libragen ou Genibio…

L’équipe s’implique également dans des programmes collaboratifs européens et nationaux et dans plusieurs pôles de compétitivité (Agrimip Innovation, IAR, Nutrition Santé Longévité).

Au delà de la contribution à la recherche fondamentale et appliquée, l’équipe s’investit fortement dans des actions de formation et de transfert de connaissances auprès de techniciens, ingénieurs ou encore docteur par le biais de l’enseignement dispensé à l’INSA de Tououse, des modules d’enseignement de l’école doctorale SEVAB, de la formation continue et de l’encadrement de stagiaires.


Exemples de projets

Les travaux de l’équipe CIME s’inscrivent dans une variété de secteurs incluant la santé et l’agro-alimentaire (prébiotiques, glycoconjugués…), la chimie verte et la bioraffinerie (polymères, lubrifiants, chimie finie…) et les biofuels (éthanol, biodiésel, substituts de kérosène…).

Quelques exemples de projets récents permettent d’illustrer cette diversité :

Piloté par Michael O'Donohue de l’équipe CIME et lancé en mars 2010, BIOCORE est un projet européen (PCRD7) regroupant 23 partenaires (dont plusieurs équipes du LISBP) qui s’intéresse au concept de bioraffinerie. Ce projet vise à la transformation de la biomasse en biocarburants de deuxième génération et en divers produits industriels (molécules chimiques, polymères plastiques biodégradables). L’équipe CIME y apporte son expertise des hémicellulases.

Un projet associant l’équipe CIME et l’institut Pasteur se focalise sur l’évolution dirigée d’enzymes permettant de mettre au point un vaccin contre la shigellose. Deux brevets ont été déposés.

Avec Syngenta et Airbus, l’équipe travaille sur l’utilisation des processus enzymatiques pour générer des substituts de biodiesel et de kérosène. Réduire

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