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Créer une enzyme de toute pièce


​Du nouveau en chimie verte. Des chercheurs du CEA-IRTSV et de l’IBS ont développé une méthode de construction de catalyseurs stables et originaux : des métalloenzymes. A terme, ces travaux permettront à l’industrie pharmaceutique de proposer une alternative à la catalyse chimique et à la biocatalyse par des procédés plus efficaces et respectueux de l’environnement.

Publié le 4 novembre 2013

L’industrie chimique fait appel à la catalyse chimique pour augmenter le rendement et la sélectivité des réactions qu’elle met en œuvre dans ses procédés de production. Elle se tourne aussi vers l’utilisation d’enzymes, qui sont des catalyseurs naturels. Toutefois, ces biomolécules restent fragiles et utilisables pour un nombre limité de réactions. L’idée des scientifiques est de s’inspirer de leurs mécanismes de fonctionnement pour créer des enzymes artificielles à façon suivant les besoins et les contraintes de l’industrie.

Une équipe du CEA-IRTSV, en collaboration avec l’IBS, à Grenoble, est pour la première fois parvenue à maîtriser une méthode de construction d’une métalloenzyme artificielle. Cette dernière comporte une charpente et un site actif ayant une affinité pour un réactif, à savoir la molécule qui sera transformée par la réaction chimique. Les chercheurs ont choisi pour charpente une protéine sans activité et stable dans des environnements relativement agressifs. Elle contient une poche dans laquelle le site actif est accueilli. Ce site, qui constitue le centre de la réaction chimique, comprend une molécule métallique à base de fer. Le troisième et dernier acteur est le réactif, qui doit avoir une affinité avec l’enzyme. Comment vérifier l’efficacité catalytique de cette enzyme artificielle ? Les scientifiques ont cherché les réactifs éligibles pour une réaction chimique bien déterminée (et utilisée par l’industrie pharmaceutique), à savoir le transfert d’un atome d’oxygène sur un atome de soufre. A partir de calculs « d’accostage moléculaire », 300 molécules potentielles ont été identifiées. Les tests effectués sur quelques-unes d’entre elles montrent que la réaction a bien lieu au site actif de l’enzyme artificielle. En outre, le nombre de cycles catalytiques s’avère beaucoup plus important que celui atteignable par la catalyse chimique.

Ces résultats représentent une nouvelle étape dans le développement d’enzymes artificielles issus de la chimie et de la biologie, et ce pour une chimie durable. Première application potentielle : le développement de molécules anti-ulcère, analogues de médicaments comme l’oméprazole.

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