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Mercredi 23 novembre 2016 : Thèse de Doriane Gérard

Mercredi 23 novembre 2016 : Thèse de Doriane Gérard

- La thèse se déroulera le Mercredi 23 novembre 2016 en Amphi 100 (campus INP-ENSIACET) à 14h

Intitulé de la Thèse :

  • "Séparation par voie enzymatique d’énantiomères de profènes : optimisation du biocatalyseur et mise en œuvre en dioxyde de carbone supercritique"

Jury
- M. CONDORET Jean-Stéphane, LGC : Directeur thèse
- M. LOZANO RODRIGUEZ Pedro, UNIVERSITY OF MURCIA : Rapporteur
- M. DUBREUCQ Eric, SupAgroMontpellier : Rapporteur
- M. MARTY Alain, LISBP : Co-Directeur de thèse
- Mme CAMY Severine, LGC : Examinateur
- M. GUIA V ARC’H Yann, lrgp : Examinateur
- Mme DUQUESNE Sophie, LISBP : Examinateur
- Mme HUMEAU Catherine, Llbio : Examinateur

Résumé
- La séparation de deux énantiomères (ou résolution énantiomérique) est un procédé d’intérêt pour l’industrie pharmaceutique. En effet, souvent un seul des énantiomères possède exerce l’activité biologique requise. Cette problématique est abordée ici par l’utilisation d’enzymes énantiosélectives qui est une alternative intéressante aux méthodes conventionnelles (chromatographie chirale, synthèse asymétrique, cristallisation). Cette approche a été mise en œuvre pour les molécules de la famille des profènes (l’Ibuprofène, le Kétoprofène ou le Naproxène par exemple) qui sont des acides 2-arylpropioniques et constituent une classe importante de médicaments anti-inflammatoires non stéroïdiens (AINS).
- Tout d’abord, un travail de recherche dans le domaine de la catalyse enzymatique et de l’ingénierie d’enzymes. Des enzymes aux potentialités prometteuses, issues de Yarrowia lipolytica, pour la résolution de ces 3 anti-inflammatoires ont été identifiées. S’appuyant sur la modélisation moléculaire, l’ingénierie moléculaire a été utilisée pour accéder à des enzymes performantes tant du point de vue de la sélectivité que de l’activité. Les réactions ont été réalisées conventionnellement dans un système biphasique phase aqueuse-décane car les profènes et les esters associés sont des substrats hydrophobes et très faiblement solubles dans l’eau, la réaction doit donc être effectuée dans un solvant apolaire en contact avec une phase aqueuse où l’enzyme libre est dissoute. Ce mode opératoire permet d’éviter une immobilisation de l’enzyme. Une enzyme pour chaque substrat avec une énantiosélectivité suffisante a pu être développée, à savoir Lip2p V232A pour l’ibuprofène, V235S pour le naproxène et V232F pour le kétoprofène. Les lipases de Candida rugosa se sont également avérées intéressantes pour la résolution des profènes mais moins que les lipases précédemment évoquées.
- Le deuxième aspect de cette thèse s’est intéressé à la mise œuvre de cette technique de résolution enzymatique dans un procédé innovant de Chimie Verte où le dioxyde de carbone supercritique (CO2SC) remplace le décane. En effet, les solvants organiques tels que le décane peuvent être toxiques mais aussi difficiles à éliminer, à la fin du processus, ce qui conduit à des étapes fastidieuses et coûteuses de purification.
- Dans un premier temps l’étude a porté sur la résolution de l’acide 2-bromo phényl acétique par l’hydrolyse de son ester octylique (ester + eau <=> acide (profène) + alcool). L’acidification de la phase aqueuse en contact avec CO2SC (formation d’acide carbonique) s’est montrée préjudiciable pour obtenir des conversions élevées. Cet inconvénient a été atténué en utilisant des concentrations assez élevées de sels (Na2HPO4 et KH2PO4) pour tamponner la phase aqueuse. Une étude spécifique en cellule haute pression utilisant des sondes solvatochromiques ont permis d’établir que l’utilisation de concentrations élevées de sels (de l’ordre de 1000 mmol/L) permettait de maintenir un pH de l‘ordre de 6. Dans ces conditions, des conversions élevées ont pu être obtenues pour des temps de réactions de l’ordre de 100 heures.
Cependant la cinétique s’est avérée plus lente par rapport à celle observée avec le décane. L’explication de cette différence n’est pas encore totalement élucidée mais deux pistes ont été privilégiées : la formation de carbamates dues aux interactions entre le CO2SC et les acides aminés composant l’enzyme ou une mauvaise ouverture du « lid » qui recouvre le site actif de l’enzyme liée à la moindre hydrophobicité du CO2SC hydraté.
- Cette résolution énantiomérique a également été mise en œuvre dans un système sans phase aqueuse en utilisant l‘enzyme sous sa forme immobilisée sur support solide en utilisant la réaction réverse, l’estérification.
Utilisant les mêmes approches, la résolution énantiomérique de l’ibuprofène a également été réalisée. Les meilleurs résultats obtenus en système diphasique phase aqueuse-CO2SC permettent en 75 heures une résolution quasi-totale.