Réacteurs en flux continu à enzymes immobilisées (CIM® disks) et caractérisation structurale d'oligosaccharides d'hémicelluloses du bois

Le projet HEMICELLULOSES, co-porté par Grenoble INP, Clermont Auvergne INP, Université de Lille et le CERMAV-CNRS, est financé par l'Agence Nationale de la Recherche au titre de France 2030, dans le
cadre du programme national B-BEST. Il vise à développer des procédés durables de bioraffinerie pour
valoriser les hémicelluloses complexes du bois (galactoglucomannanes, arabinoxylanes) en oligomères
à haute valeur ajoutée (ex: prébiotiques), au lieu de les brûler dans l'industrie papetière.

Le/la doctorant(e) recruté(e) à l’Institut Pascal lèvera les verrous technologiques du volet clermontois à travers deux axes majeurs.

Le premier, dédié au génie des bioprocédés intensifiés, visera l’immobilisation covalente d'hémicellulases sur monolithes polymères macroporeux (Convective Interaction Media® - CIM® disks) pour la dépolymérisation d’hémicelluloses. Il s'agira de concevoir, optimiser et piloter des réacteurs enzymatiques en flux continu pour s'affranchir des limites diffusionnelles, maximiser la productivité et assurer la recyclabilité des biocatalyseurs.

Le second axe établira une plateforme analytique de caractérisation structurale des oligosaccharides ainsi produits. Il combinera un profilage fin des fragments (dépolymérisation, dérivatisation, GC/MS-EI, HPAEC-PAD, dérivés PMAA) et de la spectroscopie RMN pour l'élucidation structurale. Enfin, la caractérisation macromoléculaire en solution diluée par couplage en ligne SEC/MALS/VD/RID-UV déterminera les masses absolues, rayons et conformations, tandis que la chromatographie bidimensionnelle (2D-LC) sera développée pour résoudre les signaux complexes. À noter que des mobilités de courte durée sont à prévoir chez les autres partenaires du projet.

L'Institut Pascal, UMR 6602, est une unité mixte de recherche et de formation interdisciplinaire de 400 personnes placée sous la tutelle de l'Université Clermont Auvergne (UCA) et du CNRS. Le CHU de Clermont-Ferrand est tutelle secondaire de l'unité. L'Institut Pascal est membre de Clermont Auvergne INP, qui regroupe trois écoles d'ingénieurs ISIMA, POLYTECH Clermont et SIGMA Clermont.

L'Institut Pascal est né de la fusion successive (2012, 2017, 2021) à vocation structurante de sept laboratoires couvrant les disciplines des Sciences de l'Ingénierie et des Systèmes du site clermontois : Génie des Procédés, Mécanique, Robotique, Physique des Sciences de l'Information, Santé.

Le laboratoire développe des connaissances et des technologies contribuant à trois domaines d'application : l'usine (incluant les écosystèmes), les transports et l'hôpital du futur.

L'Institut Pascal est membre de FACTOLAB, laboratoire commun avec MICHELIN. Il est porteur du laboratoire d’excellence IMobS3 et membre du réseau CNRS EquipEx ROBOTEX et des LabEx GaNeX (PIA1) et PRIMES. L'unité est membre du pôle de compétitivité CIMES, et des pôles AXELERA, MINALOGIC, POLYMERIS, XYLOFUTUR par un partenariat de l'UCA. L'Institut Pascal est membre de l'Institut Carnot MECD.

L'unité est structurée en cinq Axes de recherche :
•    Génie des Procédés, Energétique et Biosystèmes (GePEB)
•    Image, Systèmes de Perception, Robotique (ISPR)
•    Mécanique, Génie Mécanique, Génie Civil, Génie Industriel (M3G)
•    Photonique, Ondes, Nanomatériaux (PHOTON)
•    Thérapies Guidées par l’Image (TGI)

Les forces vives  de l'Institut Pascal sont localisées sur le site clermontois (Campus des Cézeaux : direction/EUPI, Polytech, SIGMA. CHU : G. Montpied et Estaing), le site de Montluçon (IUT d'Allier) et le site du Puy en Velay (IUT de Clermont).

Le canadidat retenu travaillera au sein de l'axe GePEB, au sein du thème 4Bio (Bioprocédés : Biomolécules, Bioraffinage, Matériaux Biosourcés) : 

L'axe « Génie des Procédés, Énergétique et Biosystèmes » (GePEB), dont les résultats antérieurs à 2011 se trouvent sous l'étiquette Laboratoire de Génie Chimique et Biochimique (LGCB), comprend aujourd’hui 25 chercheurs permanents, 20 à 30 doctorants, post-docs, chercheurs sous contrat et des étudiants en master. L’axe GePEB adresse des domaines d’application nombreux, tel que la production de vecteurs énergétiques, les biomatériaux, l’environnement, les procédés alimentaires, les écosystèmes clos artificiels, etc. L’axe GePEB est structuré autour de trois thèmes principaux et d’un thème applicatif transversal :

- Bioréacteurs et Systèmes Photoréactifs (BioSPhoR)

- Bioprocédés : Biomolécules, Bioraffinage, Matériaux Biosourcés (4 Bio)

- Bioprocédés : Propriétés, Interfaces, Écoulement (BPIE)

- Analyses Système : Procédés Intégrés, Ingénierie Circulaire (IC)

Depuis sa création l’axe GePEB développe une approche générale de génie des procédés pour des processus biologiques, chimiques et physiques impliqués dans des procédés de transformation. Ces travaux partagent une méthodologie commune, fondée sur l'application de bilans de masse, d’énergie, d’entropie et de quantité de mouvement ; ils portent sur la modélisation des couplages entre des phénomènes de nature différente en développant les analyses systémiques. Ceci nécessite des analyses profondes des mécanismes et la connaissance fine des propriétés biologiques, physiques et thermochimiques des milieux et matériaux considérés. La synthèse et l'imbrication de ces recherches sont effectuées lors des étapes de simulation et de modélisation, systématiquement appliquées à toutes les échelles. C’est dans cette capacité d’intégration des disciplines autour d’un même corpus de modélisation que les activités de l’axe GePEB prennent leur source, ce qui leur confère toute leur puissance applicative et d’innovation pour une grande variété de procédés et de bioprocédés.

Le/la candidat(e) devra détenir un Master 2 ou un Diplôme d'Ingénieur en biotechnologie, génie des procédés, biochimie, chimie bio-organique ou chimie analytique/macromoléculaire. Il/elle possédera de solides bases en enzymologie ou en analyses (HPLC, SEC, RMN), une grande rigueur expérimentale, l'aptitude au travail en équipe et idéalement une appétence pour les polysaccharides.