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Mimicking LPMO enzymes: a structural study into the importance of the histidine brace motif by Ugo GILBERT -
Jeudi 2 octobre 2025 à 16h00 - Auditoire BARB92 - Place Sainte Barbe - 1348 Louvain-la-Neuve
Les Lytic Polysaccharide Monooxygenases (LPMOs) sont des métalloenzymes au cuivre qui catalysent la dégradation oxydative de polysaccharides, un processus clé pour la valorisation de la biomasse. Capables de rompre les liaisons glycosidiques particulièrement stables de la cellulose, elles suscitent un fort intérêt pour la production de biocarburants et de composés biosourcés. En synergie avec les cellulases, elles assurent une déconstruction de la cellulose à la fois rapide et efficace.
Leur site actif, situé en surface, est constitué d’un cuivre coordonné par le motif « histidine brace », composé d’une amine primaire et de deux imidazoles provenant de deux histidines formant une géométrie de coordination en T. Il a été proposé que les fortes propriétés oxydantes des LPMOs proviennent de cet arrangement inhabituel.
Malgré de nombreuses recherches, le mécanisme exact et l’origine du pouvoir oxydant du motif « histidine brace » restent méconnus. L’une des manières d’étudier le fonctionnement d’une enzyme consiste à concevoir des modèles synthétiques visant à émuler la structure et les propriétés de son site actif. Dans le cas des LPMOs, les modèles publiés dans la littérature présentent des différences structurelles importantes, rendant difficile l’identification des caractéristiques essentielles au fonctionnement de l’enzyme.
Cette thèse visait à développer une série de modèles du site actif des LPMOs, aussi représentatifs que possible, afin d’établir une relation structure–propriétés. Deux approches principales ont été explorées. La première reposait sur la conception de petits modèles synthétiques présentant des variations systématiques de la première sphère de coordination. Il a été montré que leur réactivité dépendait majoritairement de facteurs électroniques : les cycles de chélation à six chaînons et les ligands pyridine ou imidazole connectés en position 2 favorisent l’oxydation de substrats organiques via des mécanismes radicalaires. La seconde approche consistait à étudier l’effet de l’isolement du site actif et de la seconde sphère de coordination par des approches supramoléculaires. La présence d’interactions hôte–invité à proximité de l’atome de cuivre, ainsi que l’encapsulation dans une structure poreuse, ont montré des résultats prometteurs.
En conclusion, cette thèse a permis de poser les bases d’une relation structure–propriétés claire pour les modèles de site actif des LPMOs et de démontrer l’importance de la seconde sphère de coordination dans la modulation de leurs propriétés.
Jury members :
Prof. Michael Singleton (UCLouvain) (Promoteur)
Prof. Raphaël Robiette (UCLouvain) (Promoteur)
Prof. Yann Garcia (UCLouvain) (Président)
Prof. Olivier Riant (UCLouvain) (Secrétaire)
Prof. Charles-André Fustin (UCLouvain)
Prof. Lionel Delaude (ULiège)
Dr. Jalila Simaan (Institut des sciences moléculaires de Marseille, France)
Pay attention : the public defense of Ugo GILBERT will also take place in the form of a videoconference
