Les lanthanides sont des métaux d’intérêt stratégique, pour lesquels de nouveaux procédés d’extraction plus sélectifs sont recherchés. Les métallo-protéines sont des macromolécules capables de réguler de façon très fine les propriétés des sites métalliques, leur affinité et leur sélectivité pour le métal d’intérêt. Le but de cette thèse est d’optimiser des sites protéiques affins pour les lanthanides (Ln(III)) et l’américium (Am(III)) et surtout sélectifs au sein de la série des Ln(III) ou entre Am(III) et Ln(III).
Elle s’appuiera sur les travaux récents des équipes BIAM/IPM et ISEC/LILA qui ont montré la possibilité de générer des sites affins pour les Ln(III) et l’Am(III), LogK ˜ 9-12, en introduisant un peptide de fixation des lanthanides (LBT, Nitz et al. 2004) en place du site de fixation du calcium sur le domaine N-terminal de la calmoduline (Berthomieu et al. 2026 EurJIC; Daronnat et al. en préparation).
L’objectif de cette thèse est d’explorer l’effet des modifications de la séquence d’acides aminés impliquée dans la liaison des lanthanides dans les sites 1 et 2 du domaine N-terminal de la calmoduline sur l’affinité de la protéine et sa sélectivité intra-lanthanides ou Ln(III)–Am(III) ainsi que son effet sur une éventuelle coopérativité de fixation entre les deux sites. Des protéines/peptides de plus petite taille seront également étudiés pour optimiser les capacités de capture et permettre l’obtention de données structurales par RMN en solution.
Cette thèse mettra en jeu de l’ingénierie protéique (évolution dirigée ciblée, modifications post-traductionnelles) guidée par des approches d’IA et de dynamique moléculaire, ainsi que l’analyse des propriétés d’interaction protéine – éléments f par des approches complémentaires de spectroscopie et de chimie analytique (notamment UV-Vis, Fluorescence, SLRT, IRTF, RMN, ITC, cristallographie des protéines). Elle permettra d’évaluer la possibilité de mettre en œuvre des approches biosourcées pour l’extraction sélective d’éléments f.