Des poissons polaires inspirent les polymères antigel synthétiques
Bien que les températures de surface soient souvent inférieures à zéro, les océans polaires grouillent de vie. Les poissons polaires prospèrent dans ces environnements grâce à des capacités d’adaptation uniques, notamment la production de protéines qui se lient à la glace, également connues sous le nom de protéines antigel. «Ces protéines sont remarquables», explique Matthew Gibson, coordinateur du projet CRYOMAT et professeur de chimie à l’université de Warwick. «Elles parviennent à reconnaître et se lier à la glace, alors qu’elles se dissolvent dans l’eau. Elles empêche la glace de se former en inhibant le point de congélation du sang.» Matthew Gibson fait remarquer une deuxième propriété intéressante de ces protéines: elles ont la capacité d’empêcher la croissance des cristaux de glace déjà formés. Cette capacité à inhiber la recristallisation de la glace pourrait ouvrir de nouvelles applications allant de la simplification du processus de congélation des aliments à la congélation des cellules et des tissus de donneurs. «Le principal défi réside dans le fait que les protéines se liant à la glace sont incroyablement diversifiées», dit-il. «Si nous voulons développer des solutions utiles à l’industrie, il est crucial de savoir comment fonctionne la protéine ciblée et si elle est évolutive.»
Répliquer la fonction des protéines
La motivation qui sous-tendait le projet CRYOMAT consistait à mettre au point des polymères synthétiques qui reproduisent la fonction de ces protéines qui se lient à la glace ou protéines antigel, sans qu’ils «ressemblent» pour autant à une protéine. Cette recherche a été soutenue par le Conseil européen de la recherche. «Le principal avantage des polymères synthétiques réside dans le fait que leur synthèse est très évolutive et peut être réalisée à faible coût», précise-t-il. «Nous voulions démontrer que nos polymères synthétiques étaient capables d’imiter la fonction des protéines se liant à la glace. Nous voulions reproduire ce qu’elles font plutôt que leur apparence, ce qui était une stratégie inédite à l’époque.» Matthew Gibson et son équipe ont développé et caractérisé des polymères de différentes tailles et formes, puis ont examiné leur impact sur la croissance de la glace. «Un des principaux objectifs était de nous assurer que nous examinions systématiquement la manière dont la structure affectait la fonction», ajoute-t-il. Le projet a permis de découvrir un polymère susceptible d’inhiber la croissance de la glace. «Il s’agit en fait d’une chose assez rare», explique Matthew Gibson. Nous avons également identifié quelques classes de matériaux actifs et montré comment ceux-ci peuvent favoriser la cryoconservation de la cellule. Nous les avons ensuite comparées dans des applications au sein desquelles les protéines antigel ont un réel potentiel, pour tenter de valider leur utilisation
Potentiel de liaison à la glace
Matthew Gibson et son équipe ont entrepris de travailler avec des partenaires industriels pour examiner les applications industrielles potentielles. Celles-ci comprennent notamment le stockage de tissus biologiques dans la chaîne du froid. «Les matériaux se liant à la glace présentent un potentiel énorme pour l’aérospatiale, la biotechnologie, la médecine, la construction et même la science spatiale», explique-t-il. «Tout processus exposé à de basses températures doit être conçu pour supporter la possibilité de formation de glace. Le développement continu de ce domaine de recherche me remplit d’enthousiasme.» Matthew Gibson et son équipe ont ensuite obtenu une subvention ERC Proof of Concept Grant du CER, axée sur la cryoconservation des cellules souches, qui s’appuie sur certaines des conclusions de ce projet. «Cela s’est très bien passé», ajoute-t-il. «Nous avons déposé des brevets sur le sujet et nous sommes en train de créer une société dérivée pour faire avancer ce travail.» Matthew Gibson constate également avec fierté que les étudiants et les post-doctorants qui ont travaillé sur CRYOMAT ont poursuivi leur carrière dans l’industrie, l’université, l’enseignement et au-delà. «Ce projet m’a également aidé personnellement, à réellement établir ma carrière et à travailler par-delà toute une série de frontières interdisciplinaires», conclut-il. «La flexibilité et le financement à long terme m’ont permis de me lancer dans des domaines de recherche risqués qui sont néanmoins essentiels à notre compréhension.»
Mots‑clés
CRYOMAT, protéines, antigel, sous zéro, glace, cellules, cryoconservation, polymères, biotechnologie
