Thèse soutenue

États redox et propriétés catalytiques de l'hydrogénase de Desulfovibrio gigas étudiés par électrocatalyse enzymatique
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Auteur / Autrice : René-Marc Mège
Direction : Christian Bourdillon
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Génie enzymatique, bioconversion et microbiologie
Date : Soutenance en 1986
Etablissement(s) : Compiègne
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale 71, Sciences pour l'ingénieur (Compiègne)

Résumé

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L'électrocatalyse enzymatique est appliquée à l'hydrogénase de Desulfovibrio gigas. Cette technique permet d'introduire une réaction électrochimique dans le cycle catalytique d'une enzyme possédant un cosubstrat électroactif. L'hydrogénase est directement immobilisée sur la surface d'électrode tournante à disque de carbone vitreux ce qui réduit à quelques nanomètres la distance entre site électrochimique et site enzymatique. La synergie cinétique résultante permet, à la fois, de mesurer et de contrôler l'activité enzymatique immobilisée, par la réaction électrochimique. Cette technique présente de nombreux avantages : anaérobiose plus aisée, contrôle strict du microenvironnement de l'enzyme, possibilité de transfert direct d'électron entre enzyme et électrode, réutilisation possible des molécules enzymatiques. Munis de cet outil, nous avons pu montrer que le transfert direct d'électron entre l'enzyme et la surface d'électrode modifiée par adsorption de méthyle viologène est possible dès lors que les molécules enzymatiques sont convenablement orientées (site enzymatique en contact de la couche adsorbée). Le transfert d'électrons s'accompagne d'une catalyse enzymatique et les propriétés biochimiques de l'hydrogénase ne semblent pas modifiées. Enfin, nous avons pu démonter l'existence de deux types d'activation/inactivation de l'hydrogénase : premièrement, une activation lente par un milieu réducteur (t ½ = 2h) et une activation lente par l'oxygène dont une partie est irréversible ; deuxièmement, une inactivation réversible anaérobie, par un potentiel oxydant (t ½ = 10 min. ). Cette modulation de l'activité est contrôlée par le couple Ni III/NiII (E ½ = - 455 mV/ECS à pH 8,3) échangeant un proton et un électron. Nous proposons un schéma d'activation/inactivation de l'hydrogénase faisant intervenir le cluster (3Fe – xS) et l'atome de nickel.