Développement de flavo-enzymes artificielles pour la chimie radicalaire et l’activation du dioxygène dans l’eau

Le sujet vise a developper des systemes artificiels bio-inspires capables de catalyser d'importantes reactions organiques dans l'eau, dans des conditions douces et en utilisant des reactifs inoffensifs tels que O2. Pour cela, nous envisageons de mimer les deux activites principales des flavoenzymes, qui sont capables de catalyser soit des reductions, en delivrant un flux monoelectronique a un partenaire biologique, soit des reactions d'oxydations, par activation reductrice du dioxygene, et ceci avec le meme cofacteur flavinique, mais localise dans differents echafaudages proteiques. Ce projet est base sur des resultats obtenus recemment, demontrant que l'incorporation de cofacteurs flaviniques (FMN) dans un environnement localement hydrophobe (polyethyleneimine modifie) peut generer une reductase artificielle capable de collecter des paires d'electrons de NADH et de delivrer des electrons celibataires a un partenaire redox tel que qu’une porphyrine de manganese (III). Dans ce contexte, selon les conditions aerobies ou anaerobies, la flavine reduite de ces systemes pourrait soit delivrer en solution des electrons celibataires pour initier des reactions radicalaires, soit activer le dioxygene pour effectuer des reactions oxydations (Baeyer-Villiger, sulfoxydation, epoxydation …). Nous presentons ici les resultats obtenus pour les reactions de Baeyer-Villiger et de sulfoxydations realisees dans l'eau en utilisant le premier systeme catalytique compose d’un cofacteur flavinique naturel (FMN) et d’un polymere fonctionnalise pour activer directement le dioxygene de l'air dans des conditions douces. Nous demontrons egalement que le NADH peut soit etre remplace par un reducteur moins couteux tel que l'ascorbate de sodium soit etre recycle en cours de catalyse grâce a la combinaison de notre systeme catalytique avec un formiate deshydrogenase naturel (FDH). Finalement, le systeme a egalement ete teste pour initier des reactions radicalaires en conditions anaerobies.