Ecole Doctorale

SCIENCES CHIMIQUES - Marseille

Spécialité

Sciences Chimiques

Etablissement

Aix-Marseille Université

Mots Clés

Mini-voie des terpènes (MVT),Cascade enzymatique,Biosynthèse in vitro,Kinases de prénol,Prényl transférases,Sesquiterpène synthases

Keywords

Terpene mini-path (TMP),Enzymatic cascade,In vitro biosynthesis,Prenol kinases,Prenyltransferases,Sesquiterpenes synthases

Titre de thèse

"The terpene mini-path" Nouvel accès aux terpènes et exploration de l’espace chimique par une cascade enzymatique originale
"The terpene mini-path" New access to terpenes and exploration of chemical space through an original enzymatic cascade

Date

Lundi 29 Mars 2021

Adresse

Faculté des Sciences Site Saint Jérôme Aix Marseille Université 52 Avenue Escadrille Normandie Niemen 13013 Marseille Amphithéâtre Pasteur

Jury

Directeur de these M. Gilles IACAZIO Faculté des Sciences de Saint Jérôme, Aix Marseille Université
CoDirecteur de these Mme Katia DUQUESNE Aix Marseille Université
Examinateur Mme Marie-Nöelle ROSSO INRAE, Aix Marseille Université
Examinateur Mme Sandrine MOREAU SERVIER
Rapporteur M. Gilles TRUAN Toulouse Biotechnology Institute, Bio & Chemical Engineering, INSA Toulouse
Rapporteur Mme Muriel GONDRY CEA - Centre de Saclay

Résumé de la thèse

À ce jour, les terpénoïdes constituent la classe de produits naturels la plus abondante et diversifiée avec plus de 80000 composés décrits et dont les propriétés structurales, biologiques (antibiotique, anticancéreux, antipaludique…) et physico-chimiques (arôme, parfum, colorant…) retiennent l’attention de la communauté scientifique. Cependant, leur accès est limité par une faible disponibilité par extraction à partir de sources naturelles ; une synthèse chimique souvent coûteuse et laborieuse ; et des voies de biosynthèses longues. En combinant des approches bioinformatiques, statistiques, biochimiques et de biologie moléculaire, nous avons développé la « Mini-voie des terpènes », à seulement deux étapes enzymatiques, comme alternative synthétique et biosourçable pour l’accès aux DMAPP et IPP, précurseurs universels des terpènes. Cette nouvelle voie artificielle a permis la synthèse de différents terpénoïdes naturels et également non-naturels tels que des dérivés cyclobutyliques, en l’absence d’ingénierie métabolique et enzymatique. Ainsi, la mini-voie offre un accès facilité à l’ensemble des terpénoïdes et constitue un nouvel outil biosynthétique attractif pour l’exploration de la diversité de l’espace chimique des terpènes.

Thesis resume

To date, terpenoids form the most abundant and diversified class of natural products with more than 80,000 compounds whose structural, biological (antibiotic, anticancer, antimalarial, etc.) and physicochemical (flavor, fragrance, dye, etc.) properties hold the attention of the scientific community. However, their access is limited because of the low available quantity by extraction from natural sources; an often expensive and laborious chemical synthesis; and long biosynthetic pathways. By combining bioinformatic, statistical, biochemical and molecular biology approaches, we have developed the « Terpene mini-path », with only two enzymatic steps, as a synthetic and potentially bio-sourced alternative to access DMAPP and IPP, universal precursors of terpenes. This new artificial pathway allowed the synthesis of various natural and unnatural terpenoids, such as cyclobutylic derivatives, in the absence of any metabolic and enzymatic engineering. The mini-path provides thus an easy access to all terpenoids and represents an attractive new biosynthetic tool to explore the diversity of the terpene chemical space.