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Perfectionner les techniques de production biologique de chitosanes

Les chercheurs du projet NANO3BIO, financé par l'UE, utilisent des moisissures, des bactéries et des algues spécialement optimisées pour produire en respectant l'environnement des chitosanes, matières premières de nombreux produits importants.
Perfectionner les techniques de production biologique de chitosanes
Le production de pétrole diminue, aussi les ressources renouvelables prennent de plus en plus d'importance. Bientôt, la production biologique de matières premières aura un rôle encore plus grand pour répondre aux besoins des clients et des entreprises, tout en respectant l'environnement.

Pour faciliter la transition vers la production biologique de matières premières, le projet NANO3BIO a mis au point une technique biologique dédiée aux chitosanes.

Le grand potentiel des chitosanes

Les chitosanes peuvent servir de matière première pour de nombreux usages, notamment en médecine, agriculture, traitement de l'eau, cosmétiques, papeterie et industrie textile. Par exemple, l'un des chitosanes convient tout particulièrement pour enrober les graines afin de les protéger des nuisibles et des maladies et de renforcer les rendements des cultures. Un autre est un agent formant des films antibactériens dans l'emplâtre pulvérisé qui accélère une cicatrisation sans marques visibles. En médecine, certains chitosanes peuvent transporter des médicaments vers leur cible (par exemple des cellules du cerveau ou d'un cancer).

«Les chitosanes sont classiquement obtenus par des méthodes chimiques à partir de ressources limitées comme les carapaces de crabes et de crevettes, ou plus rarement à partir de moisissures et des plumes de calmars», explique Achim Hennecke, l'un des chercheurs du projet. «Le projet NANO3BIO a ciblé des processus biologiques dans lesquels la production de chitosanes sera assurée par des moisissures, des bactéries et des algues spécialement optimisées.»

Selon M. Hennecke, ces chitosanes de troisième génération auront des caractéristiques structurelles mieux définies, voire nouvelles, des activités biologiques clairement définies, et des modes d'action bien connus au niveau des cellules. Ainsi, ils créeront des opportunités de marché mais seront aussi plus efficaces, plus respectueux de l'environnement et plus économiques que ceux produits par les méthodes actuelles.

Au menu, des avancées révolutionnaires

Le projet NANO3BIO s'est déjà traduit par des avancées révolutionnaires dans plusieurs domaines importants. Les chercheurs ont ainsi conçu des protocoles pour produire des chitosanes aux structures mieux définies, et une technique économique de génie protéique pour soutenir l'optimisation de leur méthode de production biologique. Ils ont aussi isolé et identifié les premiers chitosanes naturels produits par des algues microscopiques.

«Nous avons identifié chez plusieurs organismes les gènes utilisables pour induire la production biologique d'enzymes modifiant la chitine et le chitosane», explique M. Hennecke. «Nous les avons caractérisées et utilisées pour convertir la chitine vers de nouveaux chitosanes de haute qualité.»

Par exemple, les chercheurs de NANO3BIO ont mis au point un filage électrique de nanofibres et une pulvérisation électrique de nanoparticules de chitosane, pour l'encapsulation et la libération de produits bioactifs, de vaccins et de médicaments. Ils ont aussi inventé des hydrogels thermosensibles de chitosanes, prometteurs pour réparer des tissus endommagés.

Un autre résultat important du projet réside dans les connaissances sur l'internalisation de nanocapsules de chitosane par des cellules humaines, un procédé révolutionnaire qui promet l'administration ciblée de chimiothérapie à des métastases, à un stade très précoce. «Ceci pose les bases du développement de thérapies plus efficaces et avec moins d'effets secondaires, au bénéfice de la qualité de vie des patients», souligne M. Hennecke.

M. Hennecke conclut que beaucoup de ces avancées ont un très grand potentiel économique. «Le projet NANO3BIO a obtenu des résultats encourageants. Et comme les chitosanes ne sont pas toxiques, il a contribué à créer une économique européenne durable pour l'environnement, et à renforcer la compétitivité des PME et de l'Europe.»

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Mots-clés

NANO3BIO, chitosanes, génie protéique, matières premières