Topic description
La valorisation du dioxyde de carbone constitue un levier clé pour instaurer une économie circulaire du carbone. Parmi les voies explorées, la biocatalyse offre des perspectives prometteuses pour convertir le CO₂ en composés à plus forte valeur ajoutée de manière sélective et durable. Si des enzymes capables de réduire le CO₂ en CO ou en acide formique sont activement étudiées, les étapes suivantes, comme l'introduction de fonctions aminées, restent largement inexplorées. La synthèse durable d'amines, essentielles en chimie fine et lourde, représente pourtant un enjeu industriel majeur : la méthylamine seule dépasse un million de tonnes produites par an pour un marché croissant d'environ 2 milliards USD. À ce jour, les voies enzymatiques susceptibles de transformer directement des intermédiaires C1 issus du CO₂ en méthylamine, restent très peu explorées. Ce projet vise à identifier puis améliorer des enzymes capables de catalyser ces transformations (C1–C2 → amines) en combinant exploration de la biodiversité par approche génomique et ingénierie enzymatique assistée par IA. L'intégration de ces biocatalyseurs dans des procédés (chemo)enzymatiques couplant la réduction catalytique du CO₂ sera également étudiée.
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The valorization of carbon dioxide represents a key lever for establishing a circular carbon economy. Among the strategies being explored, biocatalysis offers promising perspectives for converting CO₂ into higher-value compounds in a selective and sustainable manner. While enzymes capable of reducing CO₂ to CO or formic acid are actively studied, the subsequent steps — such as the introduction of amino functions — remain largely unexplored. Yet, the sustainable synthesis of amines, which are essential in both fine and bulk chemistry, represents a major industrial challenge: methylamine alone exceeds one million tons produced annually, with a growing market valued at around USD 2 billion. To date, enzymatic pathways potentially capable of transforming CO₂-derived C1 intermediates directly into methylamine remain very little explored. This project aims to identify and engineer enzymes able to catalyze such transformations (C1–C2 → amines) by combining biodiversity exploration through genomic approaches with AI-assisted enzyme engineering and design. The integration of these biocatalysts into (chemo)enzymatic processes coupling catalytic CO₂ reduction will also be investigated.
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Début de la thèse : 01/10/
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Contrats ED : Programme blanc GS-Chimie
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