Présentation

L'équipe OpenMind vise à produire des molécules, polymères et matériaux biosourcés possédant de nouvelles propriétés fonctionnelles par des actions raisonnées et éco conçues au niveau moléculaire et macromoléculaire. Elle intègre aux différentes échelles les biotechnologies, la chimie, la physico-chimie et la physique sur la base d’approches expérimentales et computationnelles. L’équipe applique ces approches à l’ingénierie des constituants des agro-ressources dans le contexte de la bioraffinerie en cascade, chimie verte et bioéconomie.

Les principaux verrous scientifiques étudiés par l'équipe sont liés à la complexité de la biomasse, tant sur le plan de son organisation que de sa composition moléculaire, de surcroît variables et évoluant dans le temps. Au sein des agroresources, la structure et l’organisation des assemblages moléculaires/macromoléculaires sont encore insuffisamment connus, ce qui limite le choix des stratégies les plus efficaces pour maîtriser leur réactivité et piloter leurs fonctionnalités. L'équipe OpenMind développe également des outils (caractérisation, simulation, modélisation) et procédés d'activation assistés (catalyse, biocatalyse, mécanocatalyse, sonocatalyse, photocatalyse, plasma, micronades...) pertinents de déconstruction et fonctionnalisation, qui permettent de tirer parti ou d’exploiter les propriétés des agroresources pour améliorer et maitriser les réactivités et les fonctionnalités des produits obtenus.

Notre stratégie et méthodologie :

Caractériser les propriétés fonctionnelles, les acteurs moléculaires, les structures et leur organisation aux différentes échelles de la biomasse et des bioproduits pour acquérir des connaissances sur les relations structure-organisation-propriétés

Etablir des modèles qui permettent de mieux comprendre et à terme de prédire les relations entre structure et propriétés des molécules et macro-molécules d’intérêt au sein de la matière première, au cours de sa transformation et dans le contexte de la mise en œuvre des produits obtenus, pour orienter d’une part le choix des matières premières en lien avec la composition et les propriétés recherchées pour les produits, et d’autre part les enchainements d’opérations unitaires à mettre en œuvre

Développer des couplages de procédés de déconstruction et d’activation selon des approches hybrides (biologiques, chimiques, mécaniques/physiques) pour atteindre de façon optimale les fonctionnalités visées tout en minimisant les impacts sur l’environnement et la santé dans une démarche d’écoconception.

Nos compétences :

• Biotechnologie : génie des procédés microbiologiques, bioproductions, ingénierie des enzymes, biocatalyse, bioconversions, écologie synthétique, biologie des systèmes, approches meta-« omics » (metagénomique, metatranscriptomique, metaprotéomique, metabolomique)
• Chimie : synthèse, analyse, étude de mécanismes, ingénierie des catalyseurs, réactivité/structure/propriétés des molécules et macromolécules, étude des liens entre structure et (éco)toxicité
• Physique : plasmas froids, ultrasons, microondes, électro et photo-activation, electromagnétique, nanotechnologies, thermodynamique
• Mécanique : mécanosynthèse, mécanocatalyse
• Modélisation et simulation : dynamique moléculaire et macromoléculaire, chimie quantique, thermodynamique chimique, interactions, cinétiques
• Analyse et caractérisation: identification, structure, stabilité, propriété...

Procédés :

Biotechnologie

• Laboratoire de microbiologie moléculaire
• 6 fermenteurs instrumentés, (1 à 5L, Applikon)
• Centrifugation
• Micro- et ultrafiltration tangentielles
• Robots de pipetage MicrolabStar (Hamilton)

Chimie et Physicochimie

• Réacteur de 500mL en hastalloy, haute pression et haute température (Parr)
• Réacteur Plasma froid (dépolymérisation/polymérisation)
• Micro-réacteur ultrasons thermostaté (batch et en continue), 100 mL
• Microwaves, 15 réacteur de 100mL (100 bar, 250°C)
• Mini extrudeuse bis vis (250°C)

Outils de caractérisation : LipPolGreen Scientific platform

• Chromatographie gazeuse et liquide
• Ionisation chimique à pression atmosphérique (APCI)
• Chromatographie ionique (Ampérometrie)
• Couplages spectrométrie de masse: HPLC/MS, Pyrolysis-GCxGC-MS, ICP-MS
• Spectrophotométrie UV/ Vis / RI / ELSD / Fluo / Luminescence
• AsFFFF-MALLS, SEC-MALLS

Membres de l'équipe

Permanents

• Luc Bidel, CR, INRAE
• Patricia Castellani, TR, Institut Agro Montpellier
• Hugo De Vries, DR, INRAE
• Éric Dubreucq, PR, Institut Agro Montpellier
• Hélène Fulcrand, DR, INRAE
• Christian Jay-Allemand, PR, Université de Montpellier
• Véronique Perrier IE, Université de Montpellier
• Laurent Rouméas, IR, INRAE
• Benoît Stenuit, PR, Université de Montpellier

Contractuels et stagiaires

• Agathe Le Pallec, Doctorante
• Flavia, Post-doctorante
• Maelys Jaillet, Ingénieure d'étude
• Solène Poulalion, Ingénieure d'étude
• Marine, Post-doctorante
• Chloé Caillaud, Alternante

Thématiques de recherche

Sélection de références

• Cliff, A., Guieysse, B., Brown, N., Lockhart, P., Dubreucq, E. & Plouviez, M. (2023). Polyphosphate synthesis is an evolutionarily ancient phosphorus storage strategy in microalgae. Algal Research, 103161.
• Arísticas Ribalta R.C., Valdés L.M., Lafargue Gámez M., Rodríguez Davydenko S., Dubreucq E., Perrier V., Moreau B. & Vidal R.F. (2022) Constitutive high expression level of a synthetic deleted encoding gene of Talaromyces minioluteus endodextranase variant (r-TmDEX49A-DSP-DN30) in Komagataella phaffii (Pichia pastoris). Applied Sciences 12: 7562.
• Billerach, G., Preziosi-Belloy, L., Lin, C. S. K., Fulcrand, H., Dubreucq, E., & Grousseau, E. (2021). Impact of nitrogen deficiency on succinic acid production by engineered strains of Yarrowia lipolytica. Journal of Biotechnology, 336, 30-40.
• Fraga Vidal R., Arísticas Ribalta R.C., Martínez Valdés L.T., Lafargue Gámez M., Montes Alvarez A., Rubio Sánchez A., Dubreucq E. & Moreau B. (2021) Construction of a novel chimeric dextransucrase fused to the carbohydrate-binding module CBM2a. Catalysts 11: 1179-1192.
• Dussouy C., Dubreucq E., Chemardin P., Perrier V., Abadie J., Quiquampoix H., Plassard C. & Behr J.-B. (2021) A dansyl-derivatized phytic acid analogue as a fluorescent substrate for phytases: experimental and computational approach. Bioorganic Chemistry: 104810.
• Casajus H., Dubreucq E., Tranchimand S., Perrier V., Nugier-Chauvin C. & Cammas-Marion S. (2020) Lipase catalyzed ring-opening polymerization of benzyl malolactonate: an unusual mechanism? Biomacromolecules 21: 2874–2883.
• Billerach G., Rouméas L., Dubreucq E. & Fulcrand H. (2020) Furanolysis with menthofuran: A new depolymerization method for analyzing condensed tannins. Journal of Agricultural and Food Chemistry 68: 2917–2926.
• Baccour M., Lamotte A., Sakai K., Dubreucq E., Mehdi A., Kano K., Galarneau A., Drone J. and Brun N. (2020) Production of formate from CO₂ gas under ambient conditions: towards flow-through enzymes reactors. Green Chemistry 22: 3727-3733.
• Fulcrand H., Roumeas L., Billerach G., Aouf C. and Dubreucq E. (2019). Advances in biobased thermosetting polymers. in: Recent Advances in Polyphenol Research Vol. 6. Quideau S., Wiley Blackwell
• Tecelão C., Perrier V., Dubreucq E. and Ferreira-Dias S. (2019) Production of human milk fat substitutes by interesterification of tripalmitin with ethyl oleate catalyzed by Candida parapsilosis lipase/acyltransferase. Journal of the American Oil Chemists Society 96: 777-787.
• Subileau M., Jan A.-H. and Dubreucq E. (2018). Lipases/acyltransferases for lipid modification in aqueous media. Lipid Modification by Enzymes and Engineered Microbes. Bornscheuer U.T., Elsevier and AOCS Press.