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Biocatalyse : dosage et transformation enzymatique

Les propriétés sélectives (chimio, régio, stéreoselectivité) des enzymes font d’elles des outils privilégiés pour réaliser des réactions de synthèse, particulièrement compatibles avec l’environnement.
À l’aide d’outils de biologie moléculaire et de modélisation in silico, nos experts en enzymologie conçoivent des biocatalyseurs innovants au service des industries nutraceutique, cosmétique et agroalimentaire. Ils interviennent du criblage du biocatalyseur jusqu’à son intégration dans un procédé industriel, en passant par la mise au point du site catalytique de l’enzyme.

Nos prestations d’ingénierie et de R&D

Nos prestations et projets R&D s’étendent au développement et à l’étude des enzymes et des substrats impliqués dans les réactions enzymatiques : tester et mettre au point des inhibiteurs enzymatiques, modéliser et mesurer l’affinité moléculaire, concevoir de nouvelles enzymes.

Stratégie de criblage haut débit d’activités enzymatiques

Mettre au point un protocole de criblage enzymatique pour l’analyse de banques de mutants afin de sélectionner ceux qui présentent les propriétés les plus intéressantes.

  • Collection de 300 souches : champignons marins, bactéries et microalgues
  • Recherche des candidats enzymatiques innovants et libres d’exploitation
  • Analyse des bases de données génomiques et phylogénie (gènes ancestraux)
  • Identification des gènes des candidats enzymatiques
  • Mise au point de stratégies de criblage de la diversité enzymatique
  • Criblage d’activités enzymatiques (FACS-FRET)
  • Criblage haut débit par tri cellulaire ou moyen débit : spectrométrie, colorimétrie, chromatographie…

Immobilisation d’enzymes

Améliorer la durée de vie des enzymes, faciliter leur réutilisation dans un process ou bien encore leur recyclage, choisir une matrice d’immobilisation adaptée.

  • Analyse de la matrice d’immobilisation et du type d’immobilisation
  • Immobilisation enzymatique covalente
  • Activation chimique de surfaces de matrices commerciales
  • Co-immobilisation et colocalisation d’enzymes sur matrice poreuse

Modélisation des interactions protéines et ligands

Mesurer l’affinité des substrats, inhibiteurs, ions ou autres biomolécules avec des protéines à l’aide de la bioinformatique.

  • Prédiction structurale
  • Docking, dynamique moléculaire et deep learning
  • Criblage des candidats : réactivité chimique, duplicats, propriétés physicochimiques
  • Classement des molécules : drug design, modélisation d’interactions (ligands-protéines)

Optimisation d’activités enzymatiques

Caractériser et modifier les propriétés d’enzymes pour les utiliser en tant qu’outils synthétiques pour la production de molécules à haute valeur ajoutée.

  • Évolution dirigée : mutagenèse aléatoire, mutagenèse dirigée et semi-dirigée
  • Création de banques de mutants
  • Développement de procédés biocatalytiques
  • Intégration de la stratégie de biocatalyse aux procédés de production existants

Mise au point de dosage enzymatique

Valider une méthode de dosage enzymatique pour le développement d’un diagnostic médical ou l’amélioration des propriétés physico-chimiques et rhéologiques d’un produit industriel : texture, gélatinisation, solubilité, viscosité ou oxydation.

  • Tests d’inhibiteurs enzymatiques
  • Mise au point d’inhibiteurs enzymatiques
  • Caractérisation d’inhibiteurs sur enzymes modèles
  • Développement de nouvelles méthodes de dosage d’activités enzymatiques
  • Analyse d’interaction enzyme-substrat et mesures d’affinité
  • Mesure de performances fonctionnelles et d’activités enzymatiques sur différentes formulations

Production d’enzymes fonctionnelles : peptides et protéines recombinantes

Produire et purifier à façon des protéines recombinantes et des peptides visant des activités antioxydantes, anti-inflammatoires, antimicrobiennes et antivirales.

  • Identification du gène d’expression
  • Étude de l’adaptation des souches aux conditions de culture
  • Amélioration de la stabilité, recyclage et DownStream Process
  • Optimisation des conditions de production des enzymes : température, pH, salinité

Optimisation et validation du procédé de biocatalyse

Utiliser des enzymes pour réaliser des réactions enzymatiques complexes ou pour améliorer de manière significative un procédé de synthèse.

  • Validation de la formulation
  • Mise en place des tests en conditions de conservation réelles
  • Evaluation et validation de l’activité enzymatique
  • Livraison d’une formulation clé en main
  • Synthèse régiosélective/régiospécifique

Principales réactions enzymatiques utilisées pour des synthèses moléculaires

Produire des enzymes innovantes et se doter d’activités enzymatiques améliorées ou nouvelles à l’aide du criblage et de l’ingénierie enzymatique pour :

  • Hydrolyse (hydrolases) : amidon, cellulose, hémicelluloses, protéines, papeterie
  • Isomérisation, addition, élimination (isomérases, lyases, hydratases) : xylose, glucose
  • Création de liaisons C-N (transaminases) : médicaments, composés thérapeutiques
  • Formation d’esters sulfate (sulfotransférases) polysaccharide, oligosaccharides
  • Formation et hydrolyse d’esters phosphate (phosphorylases, phosphatases) dépolymérisation des polysaccharides, technologie laitière
  • Formation d’esters ATP-dépendant (kinases) : médicaments, composés thérapeutiques

  • Formation de liaisons glucoside (glycosyltransférases, glucosidases) : amidon, saccharose, GOS/FOS/HMOs
  • Formation de liaisons C-C (aldolases, transcétolases) : synthèse de molécules chirales
  • Oxydation (oxydases, peroxydases) : lignocellulose
  • Oxydoréduction des alcools et cétones (déshydrogénases) médicaments, acide glycolique
  • Liaison amide : amidases (protéases, acylases) : asparagine, arôme, acrylamide à partir d’acrylonitrile, détergents, cuirs
  • Liaison ester (estérase, lipase) : lipides, dégradation et synthèse, détergents

L’appui des laboratoires de recherche

Pour mener à bien vos projets d’innovation, nos équipes bénéficient de l’appui et des moyens techniques des laboratoires de l’Université de Nantes.

Ingénierie moléculaire et glycobiologie

Cyrille GRANDJEAN

Directeur de recherche au CNRS, C. Grandjean est spécialisé dans la thématique de recherche ‘Sucres et reconnaissance moléculaire’ : développement de glycovaccins et interactions sucre/lectines pour la conception de ligands mono et multivalents. Responsable scientifique au sein de CAPACITÉS

 

Lauréat du Prix Servier d’Encouragement à la Recherche Thérapeutique en 2001, il a été responsable du laboratoire de synthèse au sein d’une start-up spécialisée dans le développement de kits de sérodiagnostic et de vaccins synthétiques, avant de rejoindre l’Institut Pasteur puis le CNRS en 2007

 

Il est co-inventeur d’un vaccin glycoconjugué actif contre la dysenterie bacillaire actuellement en étude clinique de phase II.

 

Brevets et publications

C. Grandjean compte 52 publications dans les journaux internationaux et est co-inventeur de 7 brevets.

En savoir plus

Unité Fonctionnalité et Ingénierie des Protéines (UFIP)

L’UFIP (UMR CNRS 6286) est un laboratoire en sciences biologiques qui mène des recherches fondamentales en biochimie (in-vitro, in-vivo et in-silico) et en épigénétique.

Equipe de recherche : Ingénierie Moléculaire et Glycobiologie

Les principaux champs disciplinaires de l’équipe sont : la glyco-enzymologie, la glycotechnologie de la reconnaissance : conception de lectines artificielles (dérivés de sucres) pour des applications en santé (diagnostic, anti-infectieux, anti-cancéreux), la glyco-technologie vaccinale.

 

Publications scientifiques de référence :

 

Développement de biocapteurs

Notre parc de moyens d’essai et de mesure

Plus de 150 équipements dédiés

Nous vous proposons des prestations à façon, mobilisant parfois plusieurs appareils, afin de répondre précisément à votre besoin.

Nos réalisations

Les défis relevés

Surgelés : comment préserver le goût des légumes ?

Améliorer le dosage enzymatique pour maîtriser le processus d’inhibition des enzymes impactant les propriétés gustatives des aliments surgelés.

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Exploiter les nouvelles protéines grâce à la biocatalyse

Activité enzymatique : exploiter des protéines grâce à la biocatalyse pour augmenter la digestibilité et l’efficacité nutritionnelle d’un aliment piscicole.

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Intégrer un biocatalyseur à un produit agroalimentaire

Sourcing d’un biocatalyseur améliorant l’efficacité nutritionnelle d’aliments piscicoles, et transpostion du procédé à l’echelle industrielle.

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Optimiser l’efficacité d’un détergent grâce aux enzymes

Daan Tech développe un mini lave-vaisselle éco-responsable, autonome, économe en eau et intégralement fabriqué en France. Sur la composition de son détergent aussi, la start-up française s’engage. Elle s’est tournée vers les experts CAPACITÉS pour mettre au point un détergent pour lave-vaisselle ayant un pouvoir blanchissant supérieur à la moyenne des détergents du marché, tout en étant plus respectueux de l’environnement. Un…

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