Note ABES Development and identification of defluorination enzymes by ultra-high-throughput screening in microfluidic droplets Développement et identification d’enzymes de défluoration par criblage ultrahaut-débit en gouttelettes microfluidiques PFAS Fluoroacétate déhalogénase Microfluidique en gouttelettes Évolution dirigée Système d’expression cell-free Biosenseur FluorMango Bioremédiation Ingénierie enzymatique PFAS Defluorination Fluoroacetate dehalogenase Droplet microfluidics Directed evolution Cell-free protein expression FluorMango biosensor Bioremediation Enzyme engineering 628.5 660.6 PFAS (chimie) Biotechnologie appliquée à l'environnement Microfluidique Les substances per- et polyfluoroalkylées (PFAS), dites « polluants éternels », sont des polluants synthétiques dont la persistance exceptionnelle repose sur la liaison carbone-fluor. Les stratégies de remédiation actuelles sont coûteuses, énergivores ou insuffisamment efficaces, faisant de la bioremédiation une alternative prometteuse. Cette thèse développe deux plateformes de microfluidique en gouttelettes à ultra-haut débit. Ces dernières reposent sur l’utilisation de FluorMango, un biosenseur fluorogène des ions de fluorures précédemment développé au sein de notre laboratoire, afin de découvrir et de faire évoluer des enzymes de défluoration vis-à-vis de différents substrats fluorés. L’approche in vivo permet le criblage direct d'échantillons environnementaux contaminés pour isoler des souches microbiennes capables de défluorer des substrats fluorés. Un example de ces souches est Caballeronia sp. S22, qui contient l’enzyme CBDF1 capable de dégrader le fluoroacétate et le monofluoropropionate. Un effet d'induction gouvernant cette activité a été caractérisé, et la souche est envisagée comme organisme de référence prometteur pour de futures applications de bioremédiation. L’approche in vitro, permet l'évolution dirigée de déhalogénases sans les contraintes d’un système in vivo. Des études structurales ont aussi guidé la conception de banques de mutants, et des analyses in silico ont démontré qu'un pipeline d'ingénierie complet est réalisable pour optimiser ces enzymes vers des substrats fluorés plus complexes. En conclusion, ces deux pipelines complémentaires fournissent les bases méthodologiques des futurs projets d'ingénierie enzymatique visant à dégrader les PFAS à un niveau industriel, un défi qui reste ouvert mais désormais plus accessible. Per- and polyfluoroalkyl substances (PFAS), known as "forever chemicals," are synthetic pollutants whose exceptional persistence stems from the strong carbon-fluorine bond. Current remediation strategies remain costly, energy-intensive, or insufficiently effective, making bioremediation a promising alternative. This thesis addresses this gap by developing two ultrahigh-throughput droplet microfluidic platforms. Both rely on FluorMango, a fluorogenic biosensor of fluoride ions previously developed in our laboratory, to discover and evolve defluorination enzymes against different fluorinated substrates. The in vivo pipeline enables direct screening of environmentally contaminated samples to isolate microbial strains capable of defluorinating fluorinated substrates. One such strain, Caballeronia sp. S22, is shown to harbor CBDF1 which can degrade both fluoroacetate and monofluoropropionate. A critical induction effect governing this activity was further characterized, and the strain is considered a promising chassis organism for future bioremediation applications. The in vitro pipeline, enables directed evolution of dehalogenase scaffolds without the constraints of a cellular host. Structural studies further guided mutant library design, and in silico analysis demonstrated that a complete engineering pipeline is achievable to optimize these enzymes toward more complex substrates. Together, these two complementary pipelines provide the methodological foundation for future enzyme engineering campaigns targeting industrially relevant PFAS, a challenge that remains open but now more tractable. Electronic Thesis or Dissertation Text en PDF 23775291 http://www.theses.fr/2025STRAJ124/document https://theses.fr/2025STRAJ124/abes Khodr Radi 1999-07-30 FR 295773596 203310279HC 22221051 4200047 https://theses.fr/2025STRAJ124 2025STRAJ124 https://doi.org/10.70675/aa79babaz2a9fz44a5z9f07z3eb3702d8f13 2025-12-12 Biotechnologies Strasbourg 131056549 Doctorat Docteur es non oui Ryckelynck Michaël MADS_DIRECTEUR_DE_THESE_1 103497919 Krafft Marie-Pierre MADS_PRESIDENT_DU_JURY 073927414 Jaramillo Alfonso MADS_RAPPORTEUR_1 182894959 Rondelez Yannick MADS_RAPPORTEUR_2 073011649 École doctorale des Sciences de la vie et de la santé (Strasbourg ; 2000-....) MADS_ECOLE_DOCTORALE_1 414 156502844 Architecture et réactivité de l'ARN (Strasbourg ; 1992-....) MADS_PARTENAIRE_DE_RECHERCHE_1 157545687 93780 ddc:620 ddc:660 Ryckelynck Michaël Krafft Marie-Pierre Jaramillo Alfonso Rondelez Yannick École doctorale des Sciences de la vie et de la santé (Strasbourg ; 2000-....) Architecture et réactivité de l'ARN (Strasbourg ; 1992-....) PDF 23775291 confidentialité 2025-12-12 2028-01-01 confidentialité 2025-12-12 2028-01-01 confidentialité 2025-12-12 2028-01-01 confidentialité 2025-12-12 2028-01-01