Avril 2007 - n°120

Le laboratoire Synthèse et Activation de Biomolécules de l’« Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Rennes »

La chimie est au cœur de toutes les activités humaines. Former des ingénieurs chimistes pour toutes les entreprises pour des métiers divers, telle est la vocation de l’ENSCR, une mission qu’elle assume avec succès depuis de longues années.

Le Laboratoire « Synthèse et Activations de Biomolécules » dépend du CNRS et de l’Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Rennes. Il a été créé il y a 15 ans. En janvier 2006 le laboratoire est devenu une des 11 composantes de la Grande Unité « Sciences Chimiques de Rennes ». Cette nouvelle structure regroupe la quasi-totalité des chercheurs rennais en chimie. Ainsi, Le laboratoire est devenu l’équipe « Synthèse Organique et Systèmes Organisés » et s’intéresse à deux thèmes principaux : la « catalyse et la chimie fine » et les « molécules bioactives et systèmes organisés ».

Un laboratoire bien équipé

Le laboratoire, dont l’activité essentielle est la chimie organique, occupe une superficie d’un peu plus de 2000 m². Il dispose d’un matériel qui permet à la fois de synthétiser, de purifier et d’analyser les composés chimiques qu’il produit (matériel classique de synthèse en chimie organique : verreries diverses, appareils de distillation, agitateurs magnétiques chauffants, évaporateurs rotatifs, pompe à palette, autoclaves, lampes UV à mercure basse ou moyenne pression, etc. …).

Pour la purification, le laboratoire dispose, au-delà du matériel traditionnel, d’appareils de chromatographies en phase gazeuse ou liquide (HPLC) semi-préparatives, de deux systèmes de chromatographies éclairs basse pression.

En matériel d’analyse, Le laboratoire a accès à une RMN 400 MHz (avec sonde gradient), à un spectromètre de Rayons X aux petits, moyens et grands angles et à des appareils de chromatographies en phase gazeuse ou liquide (HPLC). S’ajoute à cela tout l’équipement permettant de produire et de purifier les biocatalyseurs que sont les enzymes (autoclave, fermenteur, électrophorèse, PCR…).

La chimie organique, activité de base du laboratoire

La chimie organique « une branche de la chimie concernant l’étude des molécules à base de carbone : les composés organiques » est le dénominateur commun à tous les chercheurs de l’équipe. La synthèse organique est développée pour la préparation de molécules bioactives (glycoconjugués, radiopharmaceutiques, hétérocomposés), en milieux non-conventionnels (nanoparticules, liquides ioniques, réactions en phase gazeuse, gaz-solide, …) ou pour la synthèse de ligands dédiés à la catalyse. Les propriétés d’organisation supramoléculaire concernent aussi bien l’étude des agrégats (les nanoparticules métalliques ou les particules lipidiques) que les systèmes membranaires. Des applications sont recherchées dans les domaines de la vectorisation ou de la catalyse. Les interactions existantes entre les groupes sont développées dans l’utilisation de nouveaux ligands ou de nouveaux milieux pour la synthèse organique.

Les objectifs de développement

Les domaines de la catalyse et des biomolécules connaissent, chacun de leur côté, un développement important. Les projets sont divers, voici une présentation générale des thèmes abordés :
Dans un contexte où environnement, santé et sécurité sont désormais trois mots incontournables dans le cadre d’une chimie propre, la recherche de procédés limitant l’utilisation des solvants organiques est de plus en plus d’actualité. L’émergence de nouveaux procédés de récupération et/ou de traitement revêt donc une importance stratégique. C’est dans ces objectifs que s’inscrivent les travaux de recherche du laboratoire pour le développement de procédés, de pratiques et de produits qui empêchent ou minimisent les pertes, la production de polluants et de déchets, tout en réduisant les risques sur la santé humaine. Un élément clé pour mener à bien cette approche est l’utilisation de solvants non-usuels tels que les solvants fluorés, les liquides ioniques ou tout simplement l’eau, milieux qui présentent d'énormes atouts. L’objectif des travaux est d’utiliser ces milieux originaux pour la catalyse polyphasique en vue d’un recyclage performant de l’espèce active. Deux approches sont abordées: l’utilisation de ligands “taggés” pour la catalyse moléculaire (solvants ioniques et/ou aqueux) et la stabilisation de nanoparticules de métaux de transition pour des activités et sélectivités originales.
Par ailleurs, au niveau des biomolécules, les composés saccharidiques ciblés ont tous vocation à trouver des applications dans le domaine de la santé. L’intérêt se porte plus particulièrement sur les sucres rares comportant au moins une entité furanosidique et sur les b-(1,3)-glucanes. Les projets visent à développer des synthèses innovantes biocatalysées d’haptènes glycofuranosidiques, c'est-à-dire à préparer des oligosaccharides qui ne sont ni biosynthétisés ni métabolisés par les mammifères et qui n’ont été jusqu’à présent trouvés que dans des biomolécules complexes issues de microorganismes, le plus souvent hautement pathogènes.

L’auto-assemblage et l’auto-organisation moléculaires sont devenus des phénomènes essentiels pour l’élucidation des processus de la vie et pour le développement de nouvelles structures supramoléculaires et de matériaux moléculaires. Ainsi la stratégie de recherche du laboratoire s’appuie sur la conception et l’adéquation de molécules amphiphiles et de leurs assemblages supramoléculaires, avec des applications spécifiques.
Le laboratoire de synthèse organique et des systèmes organisés conçoit et développe donc la préparation d’objets supramoléculaires ouvrant des perspectives d’applications dans deux domaines principaux, la vectorisation de principes actifs ou d’ADN et l’utilisation de molécules amphiphiles dans les secteurs de la cosmétique, pharmacie, détergence et des industries du BTP. Ces architectures supramoléculaires font intervenir trois grands types de molécules : squelettes lipophiles analogues de lipides membranaires d’archaebactéries, polymères dégradables et tensio-actifs issus de matières renouvelables.

Partenariats

Les partenariats sont devenus indispensables pour les équipes de recherches. C’est à la fois une reconnaissance thématique et un soutien financier ou en personnel indispensable au fonctionnement. De nombreux travaux sont développés avec des partenaires industriels dans le cadre de thèses ou de stages post-doctoraux.
Les collaborations avec d’autres laboratoires universitaires permettent, par l’apport de compétences spécifiques, de compléter certains travaux (études spectroscopiques, test biologiques, …). Afin d’optimiser et de mieux structurer les échanges et les coopérations entre scientifiques, la direction des relations européennes et internationales (DREI) a créé des outils à la disposition des chercheurs. Ces recherches collaboratives sont soutenues par des programmes internationaux (PICS - Projet International de Coopération Scientifique - avec Tarragone en Espagne, Programme d’action intégrée avec un laboratoire de l’Université de Varsovie, de Budapest, d’Edimburgh, …). Le laboratoire participe à des programmes nationaux (Programme des Sciences de l’Univers PNP, PCMI, …) et à des réseaux régionaux (Cancéropôle Grand Ouest, Génopôle-Ouest, pôle de compétitivité Pol-Mer).