Compréhension des mécanismes d’action des « Lytic polysaccharide monooxygénases » (LPMO) pour une mise en œuvre optimisée dans l’hydrolyse de la biomasse lignocellulosique récalcitrante

Les biocarburants sont une des solutions efficaces pour remplacer les carburants fossiles et réduire l’émission des gaz à effet de serre. Le bioéthanol de seconde génération est produit à partir de substrats lignocellulosiques qui n’entrent pas en compétition avec les usages alimentaires, mais la viabilité du procédé dépend d'une hydrolyse enzymatique efficace. Le cocktail enzymatique de Trichoderma reesei est un des plus performants, mais certains substrats, tels que le softwood ou le Miscanthus, restent difficiles à dégrader avec un faible rendement en sucres. Pour améliorer le mélange enzymatique, les LPMO (Lytic Polysaccharide Monooxygenases) sont des cibles particulièrement intéressantes grâce à leur capacité de booster l’activité des cellulases. Néanmoins, leur activité est très dépendante des conditions de mise en œuvre ce qui rend leur application industrielle difficile. 
La présente thèse s’inscrit dans le projet « Approche multidisciplinaire sur des métalloenzymes à cuivre pour améliorer l'utilisation des polysaccharides récalcitrants « (PuLCO) financé par l’ANR dans le cadre du programme et équipement prioritaires de recherche (PEPR) B-BEST. Il a pour but de mieux comprendre la relation structure-fonction et le mécanisme catalytique des LPMO pour permettre une mise en œuvre industrielle efficace. Notamment, seront étudiés les mécanismes de la réduction du Cu2+ du site actif et de la génération des ROS (reactive oxygen species) ainsi que l’interaction des enzymes avec le substrat. 
La thèse vise à identifier des caractéristiques structurelles des LPMO qui influencent leur réactivité vis-à-vis de la cellulose et leur interaction avec le substrat. Dans ce but, des variants d’enzymes précédemment décrites vont être générés et l’effet des mutations sur l’affinité pour le substrat, la réactivité, l’interaction avec les co-substrats et les donneurs d’électrons sera étudié sous des conditions réactionnelles différentes. De plus, l’impact sur la synergie avec les cellulases de T. reesei en présence d’une biomasse réelle en conditions industrielles sera évalué. 
De plus, et les variants seront également étudiées par des équipes partenaires du projet PuLCO avec expertises dans des méthodes biophysiques, telles que la RMN, l’électrochimie et la RPE (résonance paramagnétique électronique) ou encore dans la modélisation théorique. Cette approche multidisciplinaire, combinant des aspects fondamentaux et appliqués, permettra ainsi de collecter des données complémentaires qui seront essentiels pour l’acquisition de nouvelles connaissances sur les LPMO. Elles seront clés pour leur mise en œuvre optimisée dans un procédé industriel.

Mots clefs: cellulose, biocarburant, cellulases, LPMO, enzymologie, metalloenzyme, Trichoderma reesei

• Directeurs de thèse    Dr. Senta BLANQUET, IFPEN ORCID : 0000-0001-8533-3274 et Dr. Jalila SIMAAN, iSm2 UMR7313, ORCID : 0000-0003-2537-0422
• Ecole doctorale    ED581 ABIES, Université Paris-Saclay
• Encadrant IFPEN    Dr. Simon ARRAGAIN, ORCID : 0000-0002-6500-0066
• Localisation du doctorant    IFPEN, Rueil-Malmaison, France  
• Durée et date de début    3 ans, début au cours du quatrième trimestre 2025 (3 novembre)
• Employeur    IFPEN
• Financement    PEPR
• Qualifications    Master en biologie ou biochimie. Très bonnes connaissances théoriques et pratiques en enzymologie et biochimie. Connaissances de base en biologie structurale et méthodes biophysiques souhaitables.
• Connaissances linguistiques    Anglais niveau B2 (CECR)  , Français niveau A2 (CECR)  
• Autres qualifications    Bonnes connaissances théoriques et pratiques en enzymologie et biochimie

Pour postuler, merci d’envoyer votre lettre de motivation et votre CV à l’encadrant IFPEN indiqué ci-dessous.