Dans le cadre du prochain contrat quadriennal, ProBioGEM propose
de présenter l’ensemble du laboratoire dans sa structuration récente en une seule équipe centrée autour d’un thème majeur :
la compréhension des mécanismes impliqués à l’échelle moléculaire, cellulaire et macroscopique pour l’obtention sélective
de peptides fonctionnels et à activités biologiques dans les bioprocédés. Cette stratégie scientifique sera appliquée
à des peptides d’origine microbienne ou issus de l’hydrolyse enzymatique de protéines agro-alimentaires.
Pour les peptides d’origine microbienne, la recherche sera focalisée sur l’étude à l’échelle
moléculaire et cellulaire de la synthèse peptidique non-ribosomiale. Ce mécanisme original présente un haut potentiel
de synthèse de nouvelles molécules bioactives. Différentes approches seront développées pour mettre en évidence ces
nouvelles molécules : analyse des génomes nouvellement séquencés, sélection de souches productrices par PCR, obtention
de variants par modification des pools intracellulaires en précurseurs ou par modification génétique des souches productrices.
Une approche physiologique et de génie métabolique sera par ailleurs élaborée pour orienter le métabolisme microbien vers la
synthèse des molécules les plus actives.
Pour les peptides issus de l’hydrolyse enzymatique de protéines agro-alimentaires, les directions
principales envisagées sont d’étudier l’obtention de motifs peptidiques structurés et potentiellement antimicrobiens,
en tenant compte de la structure initiale de la protéine, de la nature des enzymes et des conditions de la protéolyse enzymatique,
de maîtriser l’extraction sélective de ces peptides par des solvants organiques et de caractériser les conditions de stabilité
de l’activité biologique de ces peptides dans les conditions technologiques de leur préparation.
En collaboration avec le Laboratoire d’Informatique Fondamentale de Lille, une plate-forme d’outils
bioinformatiques sera mise en place pour permettre le développement de ces stratégies d’obtention sélective de peptides.
Ces outils permettront d’établir des relations entre les structures et les propriétés fonctionnelles des peptides.
Un logiciel permettra également d’assurer une prédiction de la structure des peptides synthétisés par les peptides synthétases
non-ribosomiales.
Par ailleurs des procédés sélectifs innovants permettant la production et l’extraction sélective de
peptides fonctionnels seront développés. Nous chercherons à concevoir, dimensionner, extrapoler, optimiser et automatiser de
nouveaux bioréacteurs (fermenteurs ou réacteurs enzymatiques) où les biocatalyseurs seront dispersés dans les milieux ou immobilisés.
La mise en œuvre et l’optimisation de ces bioréacteurs seront adaptées aux contraintes spécifiques de nos produits, en particulier
les caractères hydrophobes et moussants.
L’étude et la compréhension des interactions et des cinétiques de transfert en milieu hétérogène
permettra de maîtriser le comportement de ces molécules aux interfaces et d’en tirer profit pour la mise au point de bio-séparations
des peptides produits. Selon l’origine de bio-production des peptides et les propriétés recherchées, différentes techniques
séparatives parmi les extractions liquide/liquide, liquide/gaz, liquide/solide seront étudiées pour aboutir à leurs séparations
voire leurs purifications.
Par analogie avec les méthodes analytiques sélectives employées en protéomique, des procédés couplés
faisant appel aux techniques séparatives à fort potentiel de productivité (membranes contacteurs, pertracteurs, colonne à bulles),
seront conçus et optimisés pour séparer et produire en grande quantité quelques molécules modèles et d’intérêt
Des procédés intégrés couplant la production (bioréacteurs) et l’extraction sélective (techniques séparatives)
seront développés pour optimiser la production continue des peptides recherchés ou extraire en continu des peptides intermédiaires
des biocatalyses mises en œuvre.
Mot du Directeur