• Langue : Anglais
• Discipline : Micro-nanosystèmes et capteurs
• Identifiant : 2023ULILN062
• Type de thèse : Doctorat
• Date de soutenance : 21/12/2023

Résumé en langue originale

La phytase, une enzyme capable d'hydrolyser séquentiellement l'acide phytique en formant des inositols moins phosphorylés et du phosphate, est de plus en plus souvent ajoutée aux régimes alimentaires des animaux afin d'optimiser l'absorption du phosphore par les animaux monogastriques et de réduire sa présence dans les fèces et les sols. À cet égard, la possibilité de mesurer son activité est évidemment d'un intérêt primordial. Cependant, à ce jour, il existe très peu de méthodes permettant de mesurer facilement l'activité de la phytase dans l'industrie. Les principales raisons sont que les techniques actuelles sont chronophages, ne sont pas adaptées aux échantillons d'aliments complexes et utilisent des réactifs dangereux.Dans ce projet de thèse, nous avons proposé de développer un capteur enzymatique innovant dédié à la détection de l'activité de la phytase dans des échantillons complexes en utilisant une méthode de détection directe grâce à la technologie de Zymoptiq. L'acide phytique, substrat de la phytase, possède de nombreuses charges négatives qui peuvent interagir avec des polymères chargés positivement comme le chitosan pour former des complexes. Ce phénomène est bien connu et documenté dans la littérature et constitue la pierre angulaire de notre capteur. Notre capteur est basé sur la dégradation de micro dépôts basés sur une structure en réseau de chaînes de chitosan insensibles à l'enzyme et réticulées avec de l'acide phytique lorsqu'ils sont incubés en présence d'activité phytase (FTU/mL).Cependant, pour assurer la stabilité du micro dépôt, une étude systématique a été menée pour mieux contrôler et comprendre tous les phénomènes sous-jacents liés à son assemblage. Cela a aussi permis d'améliorer la sensibilité du capteur développé. Grâce à des versions intermédiaires, nous avons démontré la capacité de notre méthode à mesurer l'activité d'un échantillon de phytase pure de 100 FTU/mL et d'un échantillon d'aliment complexe simulé avec des activités aussi faibles que 20 mFTU/mL. Enfin, après avoir caractérisé le mécanisme d'hydrolyse de l'acide phytique complexé avec le chitosan par la phytase, cette étude nous a permis de proposer une méthode de mesure innovante, sûre et rapide.

Résumé traduit

Phytase, an enzyme capable of sequential hydrolysis of phytic acid to lower phosphorylated inositols and phosphate, has been increasingly added to animal diets to optimize phosphorus uptake by monogastric animals and to reduce its presence in faeces and soils. In this respect, the ability to measure its activity is obviously of primary interest. However, to date there are very few methods available to easily measure phytase activity in industry. The main reasons are that current techniques are time consuming, not suitable for complex feed samples and use hazardous reagents.In this thesis project, we proposed to develop an innovative enzymatic sensor dedicated to the detection of phytase activities in complex samples using a label-free approach thanks to Zymoptiq's technology. Phytic acid, the substrate of phytase, possesses numerous negative charges that can interact with positively charged polymers such as chitosan to form complexes. This phenomenon is well known and documented in the literature and is the cornerstone of our sensor. Our sensor is based on the degradation of micro deposits-based on a network structure of enzyme-insensitive chitosan chains cross-linked with phytic acid- when incubated in the presence of phytase activity (FTU/mL).However, to ensure the stability of the micro deposit, a systematic study was carried out to better control and understand all the underlying phenomena related to the complexes assembly. This also allows us to tailor our sensor's sensitivity. Through intermediate versions, we have demonstrated the ability to measure the activity of both a pure phytase sample of 100 FTU/mL and a simulated complex feed sample with activities as low as 20 mFTU/mL. Finally, after characterizing the hydrolysis mechanism of phytic acid complexed with chitosan by phytase, this study has enabled us to propose an innovative, safe and time-saving method of measurement.