Nouvelle génération d'antimicrobiens issus de la biomasse et du CO2

L'OMS classe la résistance aux antibiotiques parmi les menaces majeures pour la santé mondiale, prévoyant jusqu'à 10 millions de décès par an en 2050. Ce projet répond au besoin urgent de nouveaux agents antibactériens dotés de mécanismes d'action inédits pour lutter contre des agents pathogènes multirésistants tels que le SARM et ERV. Alors que le développement de molécules uniques constitue la norme, ce projet explore de manière innovante les réseaux organiques covalents (COF), appréciés pour leur cristallinité, grande surface spécifique et architecture sans métaux. Cette initiative pluridisciplinaire associe la chimie de synthèse, la catalyse et la microbiologie pour inhiber la croissance bactérienne. Elle poursuit deux objectifs : développer une stratégie durable pour des molécules antibactériennes à base d'amines terpéniques et intégrer ces motifs structuraux dans des architectures COF robustes afin de créer des matériaux à haute densité de sites actifs. La synthèse repose sur des réactions multicomposantes impliquant l'activation du CO₂ et réactifs de la biomasse. Deux équipes de recherche sont mobilisées pour mener à bien ce projet : un groupe spécialisé dans les nanomatériaux catalytiques de l'Université de Toulouse (UT) et une équipe de microbiologie moléculaire de l'Université Autonome de Barcelone (UAB). Des études précédentes confirment l'absence de cytotoxicité des amines terpéniques à des concentrations inférieures à 100 µM (cellules HCT-116). Une collaboration récente entre l'UAB et l'UT a démontré que des oxazolidinones présentent une activité inhibitrice contre Staphylococcus aureus et Streptococcus pyogenes. Ces résultats valident l'approche interdisciplinaire combinant molécules antimicrobiennes et matériaux, en s'appuyant sur l'expertise toulousaine en catalyse et les capacités d'évaluation antimicrobienne de l'UAB, favorisées par la proximité géographique entre l'Occitanie et la Catalogne. Le CO₂ sera converti par photocatalyse en syngas, suivi d'hydroaminométhylation de terpènes. L'utilisation de terpènes non toxiques (limonène, myrcène) et de CO₂ permet de produire des aldéhydes terpéniques homologués qui réagissent avec des amines pour générer des amines terpéniques. Ces dernières serviront à la fois d'agents antibactériens et de monomères multifonctionnels pour l'élaboration de COF bioactifs. La phototransformation du CO₂ en CO permettra une production sélective de CO à des températures modérées (25–100 °C), évitant les conditions drastiques du reformage (>800 °C). Les résultats attendus incluent l'obtention d'amines terpéniques, sous forme de molécules isolées ou intégrées dans des matériaux COF, présentant une activité antibactérienne supérieure contre le SARM et les ERV. En vue d'une application pratique, les COF seront immobilisés dans des membranes polymères pour servir de revêtements antibactériens destinés aux implants médicaux. Ce procédé durable de transformation du CO₂ en molécules bioactives s'inscrit dans les principes de l'économie circulaire tout en faisant progresser la découverte d'antibiotiques pour lutter contre l'antibiorésistance, au bénéfice de la santé humaine et animale. Ce programme de doctorat s'adresse à des étudiants hautement qualifiés, vivement intéressés par la conception et le développement de procédés durables, couvrant la recherche fondamentale et les applications. Les candidats doivent posséder de solides connaissances en chimie organique et inorganique ainsi qu'une maîtrise des techniques spectroscopiques ; des notions de biologie animale ou moléculaire seraient appréciées. Le doctorant travaillera au sein de deux laboratoires : l'un à Toulouse (Systèmes Métalliques Appliqués en Catalyse au Laboratoire Hétérochimie Fondamentale et Appliquée) et l'autre à Barcelone (Microbiologie Moléculaire de l'UAB). Les dossiers de candidature doivent comprendre une lettre de motivation, un curriculum vitae détaillé et les coordonnées d'au moins une personne de référence. École doctorale : SDM - SCIENCES DE LA MATIERE - Toulouse Direction : Montserrat GOMEZ Financement : MSCA COFUND BEST