Thèse Développements Méthodologiques en Chimie Analytique pour l'Identification des Enzymes Catalysant le Couplage d'Alcaloïdes Indolomonoterpéniques Dimériques et Trimériques H/F

Doctorat.Gouv.Fr

Ce projet s'adresse à un(e) étudiant(e) ayant obtenu un diplôme de master à l'interface de la chimie/biologie avec des connaissances en chimie des substances naturelles, en spectrométrie de masse, en chimioinformatique et en intelligence artificielle.

Expériences souhaitées : chimie des substances naturelles (extraction, acquisition de données LC-MS/MS, isolement, élucidation structurale), une expérience préalable et/ou un intérêt pour le traitement chimioinformatique des données et/ou la programmation seraient apprécié(s).

Établissement : Université Paris-Saclay GS Santé et médicaments École doctorale : Innovation thérapeutique : du fondamental à l'appliqué Laboratoire de recherche : Biomolécules : conception, isolement, synthèse Direction de la thèse : Mehdi BENIDDIR ORCID 0000000321534290 Début de la thèse : 2026-10-01 Date limite de candidature : 2026-06-30T23:59:59 Les alcaloïdes indoliques monoterpéniques (AIM) sont des produits naturels actifs synthétisés par certaines plantes médicinales. Ils sont à ce titre utilisés dans notre pharmacopée (ex : vinblastine anticancéreuse) ou présentent des propriétés encore non exploités (ex : conophylline anti-Alzheimer). L'activité des AIM résulte de leur structure complexe et notamment de leur agencement en dimères comme pour la vinblastine et conophylline. Actuellement, la plupart des AIM sont encore extraits de ressources végétales mais le changement climatique commence à impacter leur taux de production causant parfois leur pénurie. Le développement de stratégies alternatives d'approvisionnement est donc
primordial et à ce titre la création de cellules usines offre des opportunités concrètes de bioproduction d'AIM par ingénierie métabolique. Toutefois, cette approche nécessite l'élucidation préalable des voies de biosynthèse des AIM pour permettre le transfert des gènes les composant en levure. Alors que la compréhension du métabolisme des AIM a grandement progressé ces dernières années, leurs mécanismes de dimérisation restent grandement inconnus. Le projet MIADIM s'attachera donc à découvrir ces mécanismes chez Tabernaemontana divaricata, sélectionnée en raison de sa forte accumulation de
dimères et de leur diversité, comparativement à Catharanthus roseus qui ne produit que des traces de vinblastine. En combinant des approches pointues d'analyses métaboliques spatiales, de séquençage génomique HiC, d'analyse transcriptomique sur cellule unique ou de chémobiologie, MIADIM développera le plus avancé des protocoles d'élucidation des mécanismes de dimérisation, transférable à d'autres espèces et produits naturels. En intégrant les gènes ainsi identifiés en levure via le système CRISPR/Cas9 et en optimisant le génie des procédés associé, MIADIM créera également des cellules usines productrices d'AIM dimères par synthèse de novo ou bioconversion ouvrant ainsi la voie à la sécurisation de leur approvisionnement. Depuis plus de quarante ans, les voies de biosynthèse de nombreux alcaloïdes indolomonoterpéniques (MIAs) monomériques (vindoline et catharanthine chez Catharanthus roseus, ajmaline chez Rauwolfia tetraphylla, pachysiphine chez Tabernaemontana spp) ont été partiellement ou totalement élucidées grâce à l'identification d'enzymes clés telles que les cytochromes P450, réductases, méthyltransférases, acyltransférases ou dioxygénases. En revanche, les mécanismes biochimiques permettant la dimérisation des MIAs - étape cruciale menant à la formation de molécules thérapeutiques importantes telles que la vinblastine - restent encore largement méconnus. Chez C. roseus, l'implication d'une peroxydase (PRX1) avait initialement été suspectée, mais les données génétiques et fonctionnelles ont infirmé son rôle. De plus, la faible abondance des dimères dans cette espèce et la compartimentation cellulaire compliquent leur étude. À l'inverse, Tabernaemontana divaricata constitue un modèle prometteur : cette espèce accumule naturellement de grandes diversité et quantité de MIAs dimériques (conofoline, conophylline, etc.), ce qui en fait une ressource idéale pour identifier les enzymes et mécanismes responsables de la dimérisation. L'ANR a soutenu un projet
initié au laboratoire en ce sens, en collaboration avec des biologistes moléculaires (Dr Vincent Courdavault, BBV) de l'Université de Tours, visant à étudier la biosynthèse de MIAs oligomériques en particulier, i.e., la conophylline, et la vinblastine. Cette thèse aura pour objectifs