La biomasse végétale est une alternative durable et écologique pour les ressources fossiles. L'exploitation et la valorisation de cette biomasse sont rendues possibles grâce à la capacité naturelle des enzymes fongiques à dégrader et modifier cette biomasse. Parmi ces enzymes, les glyoxal oxydases génératrices de H2O2 (GLOX) restent un groupe peu étudié avec un seul exemple de protéine caractérisée dans la littérature à partir d’un champignon dégradant le bois.Dans cette thèse, trois GLOX, précédemment identifiées dans le génome du champignon dégradant le bois Pycnoporus cinnabarinus (PciGLOX), ont été sélectionnées, produites par voie hétérologue et caractérisées. La caractérisation a révélé des différences entre les trois PciGLOX dans la stabilité des protéines, la spécificité du substrat et l’efficacité catalytique. Les protéines PciGLOX sont produites sous leur forme inactive et leur mécanisme d'activation a été étudié. La capacité des GLOX à catalyser la réaction d'oxydation du 5-hydroxyméthylfurfural (HMF), d’intérêt industriel, a été étudiée pour la première fois dans ce travail. Le HMF a été oxydé par PciGLOX en acide 5-hydroxyméthyl-2-furancarboxylique (HMFCA) comme produit principal. Le HMFCA est difficile à produire par catalyse chimique et est utilisé dans la production de polyesters et de produits pharmaceutiques. PciGLOX ont également été capables de produire l’acide furandicarboxylique (FDCA), qui est un précurseur dans les procédés de production du bioplastique. Ce travail ouvre de nouvelles perspectives pour étudier plus en détail le rôle de GLOX dans la dégradation de la lignocellulose, et dans les applications biotechnologiques. / Plant biomass is a sustainable and eco-friendly alternative for fossil fuels. The exploitation and valorisation of plant biomass is possible through biotechnological processes that rely on the natural ability of fungal enzymes to degrade and modify this biomass. Among these enzymes are H2O2-generating glyoxal oxidases (GLOX), which haven’t been extensively studied with only one example in the literature on GLOX from wood-degrading fungi. In this thesis three GLOX, previously identified in the genome of the wood-degrading fungus Pycnoporus cinnabarinus (PciGLOX), were heterologously produced and characterisation. The three PciGLOX showed differences in their stability, substrate preferences and catalytic properties. The ability of GLOX to catalyse the biotechnologically important oxidation reaction of 5-hydroxymethylfurfural (HMF) was investigated for the first time in this work. PciGLOX oxidized HMF to 5-hydroxymethyl-2-furancarboxylic acid (HMFCA), which is difficult to produce via chemical catalysis and is used in polyesters and pharmaceutical products production. PciGLOX were also able to oxidize HMF derivatives leading to the formation of the final product furandicarboxylic acid (FDCA), which is a bioplastic precursor. PciGlOX proteins are produced in their inactive form and their activation mechanism was investigated in this thesis. This work opens new prospects to investigate more the role of GLOX in plant biomass degradation and biotechnology, and the possible optimization techniques of the catalytic properties of this enzyme.

La protochlorophyllide oxydoréductase catalyse la réduction de la protochlorophyllide en chlorophyllide, pénultième étape de la synthèse de la chlorophylle chez les plantes. Cette réaction présente la particularité d'être photoactivable. Après le déclenchement de la réaction par la lumière, plusieurs intermédiaires réactionnels apparaissent, présentant des signatures spectroscopiques distinctes. L'étude du mécanisme catalytique à basse température permet d'isoler chacun de ces intermédiaires et de les caractériser. <br /><br />Nous avons d'abord mis en évidence que la longueur d'onde et l'intensité de la source de lumière choisie pour déclencher la réaction à basse température influait directement sur le mécanisme réactionnel suivi, révélant par la même l'existence d'une « branche morte » de la réaction, dont le produit n'est pas la chlorophyllide.<br /><br />Nous avons ensuite suivi par spectroscopie d'absorption et de fluorescence le déroulement des deux mécanismes réactionnels : la branche physiologique et la « branche morte ». Ces études ont été réalisées entre 100 et 293 K dans des solutions de viscosités différentes, afin de faire varier la température de transition vitreuse (Tg) du solvant. En suivant en parallèle Tg et la formation des différents états intermédiaires, nous avons montré que les étapes initiales du premier mécanisme étaient couplées avec cette transition alors qu'elles en étaient indépendantes pour le second. Ces travaux ont permis de mettre en évidence l'existence de différents types de mouvements régissant l'activité fonctionnelle de la protéine, certains couplés avec le solvant (« bulk solvent ») et d'autres de type harmonique, indépendants du solvant.

Si les gymnospermes, les mousses, ou encore les algues vertes sont capables de verdir à l'obscurité, ce n'est pas le cas des angiospermes. Chez ces derniers, la voie de biosynthèse de la chlorophylle est bloquée au niveau de la pénultième étape qui correspond à la réduction de la protochlorophyllide en chlorophyllide. Cette réaction est catalysée par la NADPH : protochlorophyllide oxydoréductase (POR) dont l'activité est strictement dépendante de la lumière. Chez Arabidopsis thaliana, trois isoformes, PORA, PORB et PORC, ont été identifiées. Nous avons décidé d'étudier de façon systématique l'expression de ces gènes au cours du développement d'Arabidopsis thaliana. Nos résultats confirment que l'expression des gènes POR est soumise à un contrôle par la lumière. Alors que les protéines PORA et PORB sont principalement exprimées à l'obscurité, PORB et PORC sont les formes majoritaires dans les tissus photosynthétiques à la lumière. Cependant un taux faible mais non nul de transcrit PORA ainsi que de la protéine correspondante a été détecté à la lumière au cours du développement de la plante. Cette donnée pose donc la question du rôle éventuel de la protéine PORA au delà de la skotomorphogenèse.Nous avons entrepris la caractérisation de mutants porA, le rôle de cette protéine n'ayant été déduit qu'à partir d'études indirectes jusqu'à ce jour. Un allèle nul a été identifié qui présente un phénotype complexe. Nous avons cherché à caractériser les anomalies photosynthétiques dont il est l'objet. Par ailleurs, nous avons construit un double mutant porA porB. Son étude parallèlement à celle du simple mutant porA, nous a permis de confirmer la redondance fonctionnelle des protéines PORA et PORB dans l'établissement des corps prolamellaires des cotylédons de la plante étiolée. Ces études suggèrent également un rôle photoprotecteur pour la protéine PORA.