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Fait marquant

Une approche bio-inspirée du site de la N2Or


Nous avons entrepris une étude du site actif et de la réactivité de la réductase de l’oxyde nitreux par une approche bio-inspirée. Ils ont ainsi été en mesure de synthétiser un site artificiel de cette enzyme, qui s’est avéré réactif vis-à-vis du N2O, comme en témoigne la production de N2. Il s’agit du premier composé de ce type ayant une telle activité. Modifier la structure de ce complexe bio-inspiré afin d’en augmenter l'activité catalytique constituerait un atout dans la dépollution du N2O, un polluant majeur à effet de serre et destructeur de la couche d'ozone.

Publié le 17 novembre 2014

L’oxyde nitreux (ou N2O) est un gaz incolore et inodore connu pour ses propriétés anesthésiantes et comburantes. Il est malheureusement apparu comme étant un polluant majeur car il agit comme un gaz à effet de serre et un agent destructeur de la couche d’ozone. Même si des solutions existent pour le dépolluer, celles-ci sont onéreuses et, afin de fonctionner, nécessitent de hautes conditions de température et de pression. Il y a donc un réel besoin de trouver de nouvelles solutions à ce problème environnemental majeur.

Les activités industrielles et agricoles intensives, l'épandage de lisiers et l'ajout d'engrais azotés contribuent notamment à la production de N2O, intermédiaire réactionnel dans les processus de nitrification et de dénitrification. Dans la dénitrification, les nitrates sont convertis en N2 par une succession de réactions dont la dernière est catalysée la réductase de l’oxyde nitreux, ou N2Or, dont le mécanisme réactionnel est toujours l’objet d’études. Une hypothèse formulée par l’approche théorique est que seuls un atome de soufre et deux des quatre ions cuivre présents au site actif seraient suffisants pour la catalyse. 

Des chercheurs de notre laboratoires'intéressent à cette hypothèse. Pour ce faire, une approche bio-inspirée du site actif (CuZ Figure) et de la réactivité de la N2Or a été entreprise. L’objectif afin de synthétiser un tel « site actif artificiel » était de préparer un complexe de cuivre à motif {Cu2S} (Figure) basé sur une charpente organique fonctionnalisée. Le complexe a été isolé et totalement caractérisé par le biais de diverses spectroscopies. Il s’est avéré réactif vis-à-vis de la réduction de N2O, comme en témoigne en particulier la détection de N2. Il s’agit du premier composé de ce type rapporté dans la littérature ayant une telle activité.

Ce travail valide l’approche théorique et ouvre un champ d’investigation qui consistera à modifier la structure de ce complexe bio-inspiré afin d’augmenter son activité catalytique.

A - L’originalité du site actif de la N2Or, noté CuZ, est la présence d’un centre tétranucléaire du Cu. L’environnement des cations métalliques est majoritairement constitué d’atomes d’azote d’histidine. Pour deux des quatre ions cuivre, on note la présence de deux ligands exogènes (S et H2O).
B - Complexe bio-inspiré fonctionnel synthétisé dans notre laboratoire.

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