De nouvelles stratégies en synthèse organique sont nécessaires pour atteindre la durabilité. Dans le cadre d'une chimie verte, la biocatalyse est l'approche la plus prometteuse mais la catalyse de synthèse offre un plus grand répertoire de réactions. La combinaison des deux domaines, illustrée par la conception d'enzymes artificielles, permet de réaliser la biocatalyse de produits non naturels. Plusieurs approches existent basées sur des protéines purifiées ou sur la biocatalyse dite à cellules entières en biologie de synthèse, mais peu impliquent l'utilisation d'enzymes artificielles impliquant un site actif artificiel sur cellule entière. L'objectif de la thèse rédigée et conduite par Mr Ismail Benhamed repose sur la mise au point d'enzymes artificielles pour la coupure oxydante d'alcénes au sein d'une bactérie E.Coli, permettant la formation d'aldéhydes. Ces derniers sont des produits essentiels pour la chimie des parfums, la santé et comme synthons pour la chimie de synthèse. Pour viser une meilleure durabilité, Le choix des précurseurs des aldéhydes sont issus de la biomasse notamment de la lignine pour permettre la synthèse de vanilline, un produit à haute valeur commerciale. Pour atteindre ces objectifs, la synthèse de l'enzyme artificielle a été effectuée par l'expression ou la surexpression d'une enzyme NikA, transport de Ni dans E.Coli, dans les différents compartiments de la bactérie et l'introduction d'un complexe inorganique de Fer, FeL2 qui a la propriété in vitro de catalyser modérément la coupure oxydante d'alcènes. Après une partie bibliographique qui relate de l'état de l'art dans le domaine des enzymes artificielles et de la biologie de synthèse, le chapitre II décrit les synthèses et caractérisations des complexes d'intérêts et des molécules nécessaire à la détection de la vanilline et du complexe au sein de la bactérie, ainsi que toutes molécules nécessaire à l'analyse de la réaction. Le chapitre III présente la méthodologie de la surexpression de la protéine NikA dans les trois compartiments de la bactérie E.Coli. Le chapitres IV traite de la mise au point de la réaction de catalyse de coupure oxydante d'alcènes précurseurs de la vanilline. Pour développer une approche de criblage future, un mode de détection de la formation de la vanilline simple, basé sur la spectroscopie UV visible, a pu être élaboré. Sur cette base, il a été possible de suivre la formation de l'aldéhyde dans diverses conditions (variations des paramètres suivants : concentrations des différents partenaires réducteurs, bactéries , complexes), localisation de l'enzyme au sein de la bactérie, ) validant en partie le concept proposé de (bio)catalyse. Pour parvenir à ce résultat, plusieurs voies de détection du produit ont été évaluées. Il reste à étendre le concept à d'autres transformations d'alcènes et surtout de caractériser in vivo la formation d'enzyme artificielle par diverses approches comme la RMN hyperpolarisée (DNP). Ce travail exploratoire démontre que cette approche d'enzymes hybrides in vivo est une voie à considérer dans la biologie de synthèse pour la synthèse de molécules non naturelles. ​​​
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