Olivier Berteau : des enzymes radicales au service de la santé et du vivant
Olivier Berteau est biochimiste, directeur de recherche à INRAE au sein de l’Institut Micalis (Univ. Paris-Saclay/INRAE/AgroParisTech). Spécialiste des métalloenzymes et de la chimie radicalaire, il explore les mécanismes fondamentaux du vivant afin de découvrir de nouvelles molécules d'intérêt thérapeutique, notamment des antibiotiques innovants. À l’interface de la chimie et de la biologie, il associe la recherche fondamentale et le développement d’applications en santé et en environnement.
Le parcours de recherche d’Olivier Berteau se construit à l’intersection de la chimie et de la biologie. Lors de sa thèse, soutenue en 2002, il s’immerge dans un domaine alors émergent : l’interface entre la chimie et la biologie. En travaillant sur la découverte et la caractérisation de nouvelles enzymes pour l’étude des polysaccharides marins, il apprend à manipuler ces outils moléculaires capables de dégrader ou de modifier la matière avec une grande sélectivité. Ces travaux orientent durablement ses recherches vers la compréhension des réactions chimiques du vivant et de leur potentiel pour la synthèse de nouvelles molécules.
La découverte des métalloenzymes
Après un premier stage postdoctoral en Suède, où il se perfectionne en physico-chimie et en spectroscopie RMN pour sonder les mécanismes enzymatiques, Olivier Berteau revient en France pour approfondir ses recherches. En 2003, il intègre le laboratoire de Marc Fontecave au CEA de Grenoble. C’est là qu’il découvre les métalloenzymes de la famille à SAM (S-adénosylméthionine) radical. Ces enzymes utilisent une chimie radicalaire qui leur permet de transformer des substrats peu réactifs et de former notamment des liaisons carbone-carbone. « Elles font donc des réactions que, même en chimie de synthèse, nous ne savons parfois pas réaliser. À l'époque, on n'en connaissait que 600 ; aujourd'hui, on estime qu'elles sont près d'un million, ce qui illustre bien la diversité et l’abondance insoupçonnées du vivant », souligne le chercheur.
Les enzymes du microbiote humain
En 2005, Olivier Berteau rejoint INRAE avec l’ambition d’appliquer cette expertise à un domaine alors en plein essor : le microbiote humain. À cette période, les recherches sur les bactéries qui colonisent le corps humain se développent, mais nombre de leurs fonctions restent à élucider. Le chercheur fait alors un pari : utiliser les enzymes à SAM radical, souvent présentes chez les bactéries anaérobies du tube digestif, pour comprendre comment ces micro-organismes interagissent avec l’organisme. « Grâce à une collaboration avec le pionnier américain, le professeur Jeff Gordon, nous avons pu démontrer comment l’une de ces enzymes permet à une bactérie majeure du microbiote de coloniser efficacement l’intestin humain », explique le chercheur. Ce travail pionnier, au sein de ce qui deviendra l’Institut Micalis en 2010, pose les bases d’une nouvelle compréhension des liens entre la chimie enzymatique et la santé humaine.
Comprendre la structure des enzymes grâce au soutien de l’ERC
L’année 2013 marque un tournant dans le parcours d’Olivier Berteau avec l’obtention d’un financement de l’European Research Council (ERC). « Nous avons alors pu aller vers des approches de biochimie pour étudier les réactions enzymatiques à l’étude de leur structure tridimensionnelle. En effet, pour comprendre comment ces catalyseurs fonctionnent, il faut pouvoir les voir en trois dimensions, ce qui constitue un défi majeur dans la mesure où ces enzymes sont extrêmement fragiles, sensibles à l'oxygène et parfois même à la lumière », indique Olivier Berteau. Sous son impulsion, l'équipe développe des approches de biologie structurale de pointe, nécessitant des installations anaérobies complexes pour cristalliser les protéines sans les dénaturer. Cette exigence méthodologique le conduit à collaborer étroitement avec le synchrotron SOLEIL. L’objectif n’est pas seulement d’obtenir une image statique, mais de capturer des clichés instantanés de la réaction chimique en cours afin d’en saisir les intermédiaires les plus fugaces.
Vers de nouveaux antibiotiques
Ces recherches fondamentales ouvrent des perspectives dans le domaine de la santé. L’équipe d’Olivier Berteau étudie notamment le rôle des enzymes de la famille à SAM radical dans la production de molécules d’intérêt thérapeutique. Il y a deux ans, une publication dans la revue Nature Chemical Biology décrit la découverte d’une nouvelle famille d’antibiotiques et la structure de l’enzyme impliquée dans leur biosynthèse. Le chercheur travaille également à la valorisation de ces découvertes par le dépôt de brevets et la recherche de partenaires industriels. « Nous essayons de mener des travaux de recherche fondamentale et en parallèle, d'explorer l'intérêt de nos découvertes pour des applications pour la société », explique-t-il.
Un engagement collectif pour une science décloisonnée
Au-delà de ses propres recherches, Olivier Berteau s’engage dans la vie de la communauté scientifique. Élu au conseil de la Graduate School Life Sciences and Health (LSH) de l’Université Paris-Saclay et membre du conseil d’administration de la Fédération française de biochimie et de biologie moléculaire, il œuvre à la structuration de sa discipline.
L'horizon de l'intelligence artificielle et les défis de demain
Olivier Berteau s’intéresse également aux perspectives ouvertes par l’intelligence artificielle. Si des outils comme AlphaFold permettent aujourd'hui de prédire le repliement des protéines, le chercheur souligne que la compréhension du site actif de l’enzyme et de ses cofacteurs métalliques demeure un défi pour ces approches. « Nous projetons notamment d’élargir nos recherches aux enjeux environnementaux, en utilisant ces enzymes pour développer des procédés de chimie de synthèse plus respectueux de la planète », ajoute le chercheur.
