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Dr.
 
Maylis
 
ORIO

Portrait de Dr. Maylis Orio
Dr.
Maylis
ORIO
Aix Marseille Université, iSm2 UMR CNRS 7313, Service 342
Campus Scientifique de St Jérôme
13397
Marseille cedex 20
Téléphone
Fax
04 91 28 91 87
Entrée
01/10/2010
Soutenance
05/10/2007
Directeur de thèse
Jean-Marie Mouesca
Sujet de thèse
Etude par la Théorie de la Fonctionnelle de la Densité des propriétés électroniques et magnétiques de complexes de fer. Application aux systèmes de types Catalase et Fer-Soufre
Parcours

Depuis 2014   Chargée de recherche 1ère classe, Aix-Marseille Université
2013-2014     Habilitation à diriger des recherches, Université de Lille 1
2010-2014     Chargée de recherche 2ième classe, Université Lille 1
2009-2010     Stage postdoctoral, Université Grenoble 1
2007-2009     Stage postdoctoral, MPI - Université de Bonn, Allemagne
2004-2007     These de doctorat, CEA - Université Grenoble 1

Distinctions
  • Lauréate de la prime d'excellence scientifique (2013, 2018)
  • Lauréate d’une bourse installation de chercheur de la Ville de Marseille (2015)
Enseignements
  • Cours et TP de chimie théorique et de simulation (depuis 2008, écoles d’été 8h / an)
  • TP de chimie inorganique (depuis 2010, université 32h / an)
Thématiques

Mes activités de recherche concernent la modélisation de la structure, des propriétés et de la réactivité d’architectures moléculaires relevant du domaine de la chimie bio-inorganique ayant des applications en biologie et en catalyse (radicaux organiques, complexes de métaux de transition, sites actifs de métalloprotéines). Au sein de l’équipe BiosCiences, ma recherche est principalement centrée sur la caractérisation expérimentale et théorique de catalyseurs moléculaires pour l’activation de petites molécules telle que le dioxygène avec une emphase particulière pour la production électrochimique ou photochimique de dihydrogène. Ma spécificité est de m’appuyer sur les outils de chimie quantique pour : (i) mieux comprendre les mécanismes de réaction (ii) prédire les performances catalytiques des systèmes et (iii) développer de nouvelles cibles synthétiques.

Références bibliographiques : Chem. Eur. J., 2022Chem. Comm., 2021.

1) Production bio-inspirée d’hydrogène : Electrocatalyse moléculaire, photocatalyse et catalyse sur surface

En combinant des ligands non-innocents et des ions de métaux de transition abondants sur Terre, nous avons mis au point une famille de complexes bio-inspirés actifs en réduction des protons par électrocatalyse. Nous avons montré que ces complexes présentent une activité électrocatalytique élevée pour la réduction des protons en hydrogène. Cependant, leurs performances gagneraient encore à être améliorées sachant que les éléments clés pour comprendre, rationaliser et améliorer leur réactivité demeurent inconnus. Un premier axe (pilier de ce thème de recherche) vise à poursuivre nos travaux pour prédire, du point de vue théorique, les performances catalytiques de nos complexes bio-inspirés et concevoir, du point de vue expérimental, des catalyseurs moléculaires plus efficaces.

Un second axe vise à inclure des centres catalytiques dans une matrice solide, afin d’en faire des électrodes stables et économiquement rentables pour produire de l’hydrogène par électrolyse en milieu aqueux. Nos premiers résultats ont montré́ toute la pertinence de combiner un catalyseur moléculaire à une matrice solide à base de polymères pour développer des systèmes catalytiques bio-inspirés efficaces pour la conversion électrochimique et photochimique de protons en hydrogène. Nous ambitionnons de concevoir de nouveaux catalyseurs supportés éco-compatibles innovants afin de résoudre le problème de la recherche de nouvelles sources d'énergie.

Un dernier axe consiste au développement des systèmes sans métaux nobles pour la production photocatalytique d'hydrogène, permettant ainsi la conversion de l'énergie solaire en énergie chimique. Nous associerons des photosensibilisateurs organiques à des catalyseurs inorganiques capables de produire du dihydrogène. Nous visons à concevoir des dispositifs de couplage robustes et flexibles capables de capter la lumière pour fournir des électrons au catalyseur et produire de l'hydrogène. Pour ce faire, nous envisagerons deux voies différentes, à savoir l'amélioration de nos systèmes photo-catalytiques et la conception de dyades comme nouveaux photocatalyseurs pour la production d’hydrogène initiée par la lumière.

Collaborations : Entreprise Rener, Athanassios Coutsolelos (Univ. Crete), Vera Krewald (Univ. Darmstadt)

Publications : Chem. Eur. J., 2018 - Chem. Sus. Chem., 2019 - Dalton Trans., 2020 - RSC Adv., 2021 - Chem. Phys. Chem., 2022.

2) Activation du dioxygène :  Etudes structure-fonction de monooxygénases à cuivre 

Les Lytic Polysaccharide Monooxygenases (LPMOs) sont des métalloenzymes à cuivre qui catalysent la coupure oxydante de polysaccharides récalcitrants tels que la cellulose, l’hémicellulose ou encore la chitine. Les LPMOs réalisent l’hydroxylation d’une liaison C-H sur la cellulose grâce à un site actif composé d’un cuivre, ce qui entraîne la rupture de la chaine glycosidique. Il est à noter que liaison C-H glycosidique hydroxylée par la LPMO est très énergétique (BDE > 95 kcal/mol) et beaucoup de questions demeurent encore sur le mode d’action, les intermédiaires réactionnels et sur le rôle du motif de coordination particulier (« histidine-brace ») sur les propriétés catalytiques de l’ion métallique. Nous souhaitons obtenir des relations structure-fonction sur cette famille de monooxygénases à cuivre et à cette fin, une approche double alliant données expérimentales et calculs théoriques est développée. En effet, la description précise des propriétés spectroscopiques et électroniques des sites de cuivre par des méthodes de chimie quantique est une condition préalable pour analyser les données expérimentales, comprendre les caractéristiques mécanistiques et concevoir des catalyseurs bio- inspirés. Ce projet propose d’utiliser une approche à la fois expérimentale et théorique, pour sonder la structure et les propriétés des enzymes à cuivre. Nous développons une approche multidisciplinaire combinant biologie, spectroscopie et chimie quantique pour interpréter la structure électronique, les propriétés redox et spectroscopiques de ces enzymes pour mieux comprendre les propriétés et la fonction des sites bio-inorganiques. Notre stratégie est applicable pour prédire la structure et les propriétés des centres à cuivre, ce qui permettra d’accéder à une meilleure compréhension des enzymes et de leur réactivité.

Collaborations : Sylvain Bertaina (IM2NP, Aix Marseille Univ.), Dimitrios Pantazis et Serena DeBeer (MPI Mülheim, Allemagne)

Publications : Chem. Phys. Chem., 2020Magnetochemistry, 2022Inorg. Chem., 2022.

Collaborations et groupes

Collaborations actives

  • France, Grenoble : Stéphane Torelli (LCBM)
  • France, Paris : Ally Aukauloo (ICMMO), Sébastien Blanchard (IPCM), Fabienne Peyrot (LCBTP)
  • France, Marseille : Sylvain Bertaina (IM2NP)
  • Allemagne : Dimitrios Pantazis (MPI Mülheim), Michael Römelt (Univ. Bochum), Vera Krewald (Univ. Darmstadt)
  • USA : Naresh Dalal (Florida State Univ.)
  • Grèce : Athanassios Coutsolelos (Univ. Crete)
  • Mexique : Ivan Castillo (UNAM)

Encadrements actuels

  1. Stefani Gamboa, doctorante ANR 2019-2023, sujet enzymes à cuivre et modèles, co-directrice : J. Simaan
  2. Michael Papadakis, doctorant CIFRE 2019-2023, sujet hydrogène, co-directeur : R. Hardré
  3. Soniya Ahammad, doctorante MRT 2020-2023, sujet peptides et réduction du CO2, directrice : O. Iranzo
  4. Marie Poisson, doctorante DGA 2021-2024, sujet hydrogène, co-directeur : R. Hardré
  5. Yongxing Wang, doctorant CSC 2021-2025, sujet enzymes à cuivre et modèles, directrice : J. Simaan
  6. Jana Mehrez, doctorante Région Sud 2022-2025, sujet hydrogène, co-directeur : R. Hardré
  7. Iris Wehrung, Ingénieure d'étude 2022-2023, sujet hydrogène
Responsabilités administratives
  • Trésorière de l'Association de Résonance Paramagnétique Électronique (ARPE, depuis 2021)
  • Co-responsable du pôle Sud-Est du Réseau Francais de Chimie Théorique (RFCT, depuis 2020)
  • Secrétaire da la subdivision Magnétisme Résonance Magnétique de la Division de Chimie Physique (MRM, depuis 2019)
  • Membre fondateur de la Quantum Bioinorganic Chemistry society (QBIC, depuis 2019)
  • Membre du comité d'organisation des conférences de la Fédération de Recherche des Sciences  Chimiques de Marseille (FSCM, depuis 2015)
Actions de vulgarisation
  • Presse écrite, quotidien La marseillaise, édition du 29/10/2019 : La chimie quantique permet d’accélérer la démarche des chimistes
  • Article de vulgarisation, journal Actualité chimique, édition de Septembre 2019 : Un duo gagant pour la catalyse redox
  • En direct des laboratoires de l'institut de Chimie : 14/09/2018 Des composés rédox-actifs pour booster la production d’hydrogène; 21/06/2018 Le rôle crucial du couple tyrosine/histidine dans la photosynthèse; 22/09/2016 La bio-inspiration au secours de la production d'hydrogène; 25/04/2016 Electrocatalyse et hydrogène : phase inorganique amorphe ou polymère de coordination ?; 14/12/2015 Vers une synthèse rationnelle d’aimants moléculaires
Publications (121)
Reference Résumé graphique HAL

Computational Insights of Selective Intramolecular O‐atom Transfer Mediated by Bioinspired Copper Complexes

Stefani Gamboa-Ramírez, Bruno Faure, M. Réglier, A. Jalila Simaan, Maylis Orio, Chemistry - A European Journal, 2022, e202202206. <hal-03789397>

Decoding the Ambiguous Electron Paramagnetic Resonance Signals in the Lytic Polysaccharide Monooxygenase from Photorhabdus luminescens

Rogelio Gómez-Piñeiro, Maria Drosou, Sylvain Bertaina, Christophe Decroos, A. Jalila Simaan, Dimitrios Pantazis, Maylis Orio, Inorganic Chemistry, 2022, 61, 8022-8035. <hal-03704221>

From Ligand‐ to Metal‐centered Reactivity: Metal Substitution Effect in Thiosemicarbazone‐based Complexes for H 2 Production

Alexandre Barrozo, Maylis Orio, ChemPhysChem, 2022, 23. <hal-03862130>

EPR Spectroscopy of Cu(II) Complexes: Prediction of g-Tensors Using Double-Hybrid Density Functional Theory

Maria Drosou, Christiana Mitsopoulou, Maylis Orio, Dimitrios Pantazis, Magnetochemistry, 2022, 8, 36. <hal-03862136>

Quantum Bio-Inorganic Chemistry (QBIC) Society Special Collection

Lubomír Rulíšek, Maja Gruden, Maylis Orio, Robert Deeth, Chemistry - A European Journal, 2022, 28, e202202185. <hal-03862141>

Electron spins interaction in the spin-Peierls phase of the organic spin chain (o-DMTTF)2X (X = Cl, Br, I)

Loic Soriano, Olivier Pilone, Michael D. D Kuz'Min, Herve Vezin, Olivier Jeannin, Marc Fourmigué, Maylis Orio, Sylvain Bertaina, Physical Review B, 2022, 105. <hal-03578624>

A hybrid bioinspired catechol-alloxazine triangular nickel complex stabilizing protons and electrons

Agnideep Das, Hannah Jobelius, Jules Schleinitz, Stefani Gamboa-Ramirez, Geordie Creste, Gwendal Kervern, Jesus Raya, Nolwenn Le Breton, Aurélie Guénet, Zahia Boubegtiten-Fezoua, Laurence Grimaud, Maylis Orio, Guillaume Rogez, Petra Hellwig, Sylvie Choua, Sylvie Ferlay, Marine Desage-El Murr, Inorganic Chemistry Frontiers, 2021, 8, 5286-5298. <hal-03578619>

Cellulose Depolymerization with LPMO‐inspired Cu Complexes

Ivan Castillo, Andrea Torres-Flores, Diego Abad-Aguilar, Armando Berlanga-Vázquez, Maylis Orio, Diego Martínez-Otero, ChemCatChem, 2021, 13, 4700-4704. <hal-03862129>

Magnetic exchange coupling in Cu dimers studied with modern multireference methods and broken-symmetry coupled cluster theory

Gurjot Singh, Stefani Gamboa, Maylis Orio, Dimitrios Pantazis, Michael Roemelt, Theoretical Chemistry Accounts: Theory, Computation, and Modeling, 2021, 140, 139. <hal-03862126>

Successes, challenges, and opportunities for quantum chemistry in understanding metalloenzymes for solar fuels research

Maylis Orio, Dimitrios A Pantazis, Chemical Communications, 2021, 57, 3952-3974. <hal-03411777>

Pages

Habilitation à diriger des recherches
Reference Résumé graphique HAL

Maylis Orio. Application des outils de la chimie quantique et apport de la spectroscopie de Résonance Paramagnétique Électronique pour la caractérisation structurale et dynamique d’Architectures Moléculaires. Chimie théorique et/ou physique. Université Lille1 - Sciences et Technologies, 2014. ⟨tel-01263182v2⟩