Thèse Développement d'Enzymes Artificielles pour la Réduction des Protons en Hydrogène H/F - Université Paris-Saclay GS Chimie
- Paris - 75
- CDD
- Université Paris-Saclay GS Chimie
Les missions du poste
Établissement : Université Paris-Saclay GS Chimie
École doctorale : Sciences Chimiques : Molécules, Matériaux, Instrumentation et Biosystèmes
Laboratoire de recherche : Institut Lavoisier de Versailles
Direction de la thèse : Sébastien FLOQUET ORCID 0000000324331771
Début de la thèse : 2026-10-01
Date limite de candidature : 2026-03-31T23:59:59
L'un des défis les plus importants de notre société est de remplacer les combustibles actuels par de nouvelles sources d'énergie abondantes et renouvelables. Parmi ces nouvelles sources, l'hydrogène apparait comme une alternative très intéressante et le développement de catalyseurs pour la production d'hydrogène est un enjeu majeur en recherche. Des complexes moléculaires originaux, à base de métaux non nobles comme le Fer ou le Molybdène ou des polyoxométallates (POMs) se sont révélés très intéressants,1-5 efficaces et peu coûteux pour catalyser cette réaction. Néanmoins, certains de ces systèmes s'avèrent peu stables en milieu aqueux. Un moyen de les stabiliser consiste à les immobiliser dans des matrices biologiques telles que des protéines soit par un lien covalent, soit par des interactions électrostatiques. On obtient alors des enzymes artificielles qui peuvent avoir des activités catalytiques tout à fait remarquables.6,7 La figure ci-dessous donne un exemple de système qui pourrait être élaboré avec un complexe greffé de façon covalente à une protéine.
L'objectif de ce projet de thèse aux interfaces entre la chimie inorganique, la catalyse et la biologie sera tout d'abord d'élaborer de nouveaux systèmes hybrides associant des clusters soufrés de type Mo-S, et/ou Fe-S avec des composés POMs connus à la fois pour leurs propriétés remarquables en termes de stockage d'électrons et de protons ainsi que pour leur capacité à interagir avec des protéines. Dans un second temps, nous chercherons à stabiliser ces systèmes moléculaires dans des matrices biologiques telles que des protéines pour former des enzymes artificielles. Le but est ici d'obtenir des systèmes stables et fonctionnels en milieu aqueux.
Les composés moléculaires et les systèmes hybrides obtenus seront caractérisés à Versailles grâce aux nombreux équipements dont dispose l'ILV (IR, RAMAN, UV-Visible, spectrométrie de masse, RMN, DRX, microscopie, électrochimie, XPS....). En particulier, les techniques de caractérisation avancées telles que la RMN en flux, unique en Ile-de-France, et les techniques couplées Raman/électrochimie et électrochimie/GC-MS permettront d'étudier en profondeur les mécanismes catalytiques impliquées dans les réactions visées.
References. 1) Zee et al, Chem. Res. 2015, 48, 2027 ; 2) Rao et al., Catal. Sci. Technol. 2015, 5, 233 ;. 3) B. Keita, et al., J. Phys. Chem. C, 2008, 112, 1109 ; 4) J. Buils et al., Dalton Trans. 2025, 54, 10381 ; 5) Y. Smortsova et al., Chem. - Eur. J., 2021, 27, 17094-17103 ; 6). Kariyawasam, et al. Chem. Eur. J., 2020, 26, 14929 ; 7) Kariyawasam et al, Biotechnol. Appl. Biochem., 2020, 67, 563.
La synthèse d'enzymes artificielles fonctionnelles et satbles en milieu aqueux est un challenge important en chimie bio-inorganique.
Synthèse et caractérisations de composés hybrides associant clusters soufrés à base de Mo et/ou de Fe et des composés polyoxométallates.
Incorporation des systèmes obtenus dans des proteines artificielles par voie covalente ou interaction électrostatique.
Etude des propriétés électrochimiques et electrocatalytiques des systèmes obtenus.
Des méthodes expérimentales de synthèse inorganique en solution, de caractérisation structurale et physico-chimique, ainsi que de tests
électrocatalytiques seront mises en oeuvre grâce aux installations de laboratoire de l'ILV. Ces méthodes incluront des techniques
spectroscopiques (RMN, UV-Vis, Raman, etc.), électrochimiques (voltamétrie cyclique, ampérométrie, etc.) et la diffraction des rayons X
(poudre et monocristal). Une approche de mesure in situ/in operando sera également développée afin de combiner simultanément
plusieurs techniques, telles que la RMN et la chromatographie en phase gazeuse, pour caractériser le processus catalytique en temps réel.
Le profil recherché
La/le candidat devra présenter un fort intérêt pour les projets à l'interface chimie/biologie et une expérience en chimie de coordination avec des compétences en caractérisation spectroscopiques et/ou en électrochimie.