Les activités industrielles humaines de dernières décennies se sont accompagnées de la production et de l’accumulation d’un grand nombre de résidus fluorés dans l’environnement. Certains de ces composés, parfois extrêmement persistants tels que les PFAS (PerFluorinated Alkyl Substances), représentent aujourd’hui une menace réelle non seulement pour l’environnement mais aussi, de façon plus générale, pour la santé publique. En conséquence, il devient urgent d’identifier et de mettre au point des méthodes rapides de bioremédiation permettant l’élimination de ces composés. Les composés fluorés ne sont pas propres aux activités humaines mais sont aussi assez répandus de façon naturelle. De ce fait, il est hautement probable que de nombreux microorganismes soient capables de les dégrader et de les utiliser comme source d’énergie. Cependant, les méthodes conventionnelles de microbiologie ne permettant pas d’explorer la microbiosphère de manière exhaustive, il n’y a encore que très peu d’organismes de ce type qui ont pu être identifiés à ce jour, laissant la question de la bioremédiation des déchets fluorés une problématique largement ouverte et essentiellement non solutionnée. Ce projet de thèse sera financé pour 36 mois par le programme ANR « Microfluor » et visera à identifier/développer de nouveaux outils moléculaires sous la forme d’enzymes de dégradation de PFAS.
Le travail de thèse sera réalisé au sein de l’équipe « Biologie Digitale de l’ARN » (Institut de Biologie Moléculaire et Cellulaire, Strasbourg) sous la direction de Michael RYCKELYNCK et aura pour principal objectif de développer et exploiter une nouvelle stratégie de criblage fonctionnel à ultrahaut-débit par microfluidique en gouttelettes en vue d’isoler de nouvelles activités enzymatiques de défluoration. Pour ce faire, deux stratégies complémentaires seront exploitées en parallèle, en proche collaboration avec l’équipe du Prof. Stéphane Vuilleumier (Université de Strasbourg). Tout d’abord, les bactéries issues de prélèvements réalisés sur des sites contaminés par des composés fluorés, seront individualisées dans des gouttelettes d’eau-dans-l’huile de quelques picolitres contenant un milieu de culture synthétique minimum supplémenté en composé fluoré à dégradé et utiliser comme source de carbone. Ainsi, la capacité de dégradation du composé cible par l’organisme présent dans la gouttelette se traduira par non seulement par une croissance de celui-ci, mais aussi par la libération de fluorure. Ce dernier sera détecté par une sonde moléculaire ARN récemment développée par l’équipe et qui permet de convertir la présence d’ions fluorures en émission de fluorescence.
Une seconde approche par évolution dirigée sera également employée. Pour cela, le gène codant pour une enzyme de déhalogénation sera utilisé comme point de départ et soumis à une étape de mutagénèse (aléatoire et/ou partiellement ciblée). La grande collection de gènes mutants ainsi obtenue sera ensuite analysée par la technologie de criblage microfluidique utilisée en routine par l’équipe. Pour ce faire, chaque gène de la banque sera individualisé dans de petites gouttelettes de milieu de PCR à raison de plusieurs millions de gouttelettes par expérience. Après amplification, chaque gène sera exprimé par transcription/traduction couplées in vitro, puis l’activité enzymatique des protéines produites dans chaque gouttelette sera évaluée par ajout d’un substrat fluoré et du rapporteur fluorescent de fluorure développé par l ‘équipe. Ainsi, les gouttelettes contenant une enzyme de défluoration active seront fluorescentes et pourront être triées spécifiquement sur la base de ce signal.
Au terme de ce projet, de nouvelles enzymes naturelles (stratégie 1) ou artificielles (stratégie 2) de défluoration auront été identifiées et feront non seulement l’objet de publications, mais aussi d’un processus de valorisation si leurs performances le permettent.

Le profil complet du poste est consultable à l’adresse suivante:

https://emploi.cnrs.fr/Offres/Doctorant/UPR9002-MICRYC-009/Default.aspx

N’hésitez pas à contacter Michaël RYCKELYNCK à l’IBMC pour tout complément d’information.

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