Elimination des perturbateurs endocriniens nonylphénol, bisphénol A et triclosan par l'action oxydative de la laccase de coriolopsis polyzona

Les substances perturbatrices du système endocrinien sont des substances qui, de par leur capacité à induire des changements hormonaux chez les organismes vivants, génèrent des préoccupations dans le domaine de la qualité des eaux et, par extension, dans le domaine du traitement des effluents aqueux. Particulièrement, ce projet de recherche s’est attardé sur l’élimination des perturbateurs endocriniens phénoliques nonylphénol (NP), bisphénol A (BPA) et triclosan (TCS) en solution aqueuse à l’aide de la laccase (E.C. 1.10.3.2) sécrétée par la souche fongique Coriolopsis polyzona. Cette oxydase est une métalloprotéine pouvant catalyser l’oxydation d’une vaste gamme de substances phénoliques. En premier lieu, l’impact du pH et de la température sur l’élimination de ces composés à l’aide de la laccase libre en utilisant un design factoriel. L’oxydation de ces composés produit des oligomères (dimère à pentamère) via le couplage des radicaux phénoxy produits par l’action de la laccase. Il s’avère que les substances produites suite à l’oxydation du NP et du BPA par la laccase ont perdu leurs similitudes structurales avec l’estrogène. Ainsi, l’élimination de l’activité estrogénique de ces substances est directement liée à la transformation des composés. Finalement, l’utilisation d’ABTS comme médiateur a permis d’augmenter le taux d’oxydation enzymatique de ces composés chimiques. Puis, de façon à augmenter la possibilité d’utilisation de la laccase dans des biotechnologies environnementales, cette enzyme a été immobilisée sur un support siliceux et via la réticulation d’agrégats. L’impact des conditions d’immobilisation sur l’activité enzymatique, la stabilité du catalyseur et les propriété biocatalytiques apparentes a été déterminé pour différentes stratégies d’immobilisation. Globalement, l’immobilisation génère un biocatalyseur stable vis-à-vis les dénaturations chimique, physique et biologique. Particulièrement, l’immobilisation sur un support solide produit un biocatalyseur facile à utiliser ayant une faible activité massique et des propriétés cinétiques moindres que celle de l'enzyme libre. La formation de CLEAs de laccase a permis d’obtenir une activité massique élevée et des propriétés cinétiques supérieures à celle de l’enzyme soluble. Ces biocatalyseurs solides ont étés utilisés pour éliminer en continu le NP, BPA et TCS dans différents types de bioréacteur. Le biocatalyseur sur silice a été utilisé pour éliminer ces substances dans un réacteur garni, tandis que les CLEAs ont été utilisés dans un réacteur à lit fluidisé et un réacteur à perfusion développé au cours de ce projet. Ces différentes configurations de bioréacteur ont permis d’éliminer efficacement ces différents perturbateurs endocriniens. Globalement, les différents résultats obtenus, à l’échelle de laboratoire, au cours de ce projet de recherche démontrent que la laccase et particulièrement les biocatalyseurs formés via les différentes stratégies d’immobilisation testées représentent des approches extrêmement prometteuses pour le développement de biotechnologies environnementales vouées à l’élimination des perturbateurs endocriniens phénoliques. (AGRO 3) -- UCL, 2008