Conception de nouvelles matrices fonctionnelles pour l'encapsulation à base de polymères synthétisés par des bactéries marines – FunCapsul

L'encapsulation permet, d'une part, de protéger des molécules fragiles (ex. protéines thérapeutiques, médicaments, ...) ou des cellules contre une dégradation extérieure et offre, d'autre part, la possibilité de les libérer de manière contrôlée, en augmentant la biodisponibilité des principes actifs et la durée de vie des cellules. Ainsi, l'encapsulation constitue une approche intéressante pour des applications en industries alimentaire, cosmétique et pharmaceutique. Les polymères naturels, biocompatibles et biodégradables tels que les polysaccharides se présentent comme des candidats idéaux pour l'élaboration des matrices pour l'encapsulation. Dans ce contexte, l'objectif du projet FunCapsul est d'élaborer des nouvelles matrices fonctionnelles pour l'encapsulation des cellules (bactéries lactiques) et des protéines (facteurs de croissance) à partir de polymères naturels, des exopolysaccharides (EPS) synthétisés par des bactéries marines. La large biodiversité bactérienne assure une grande diversité d'EPS ayant des propriétés structurales et fonctionnelles (physico-chimique et biologique) innovantes. Dans un premier temps, le « screening » de la collection des bactéries marines d’Ifremer sera réalisé dans le but d’identifier des nouvelles souches capables de produire des EPS de composition chimique et de structure particulières. Nous recherchons des EPS ayant à la fois des propriétés gélifiantes et biologiques (glycosaminoglycane (GAG)-mimétiques). Ces propriétés seront assurées notamment par la présence d’acides uroniques, hexosamines et groupements sulfates. Les EPS sélectionnés à l’issue du « screening » seront ensuite testés pour leur capacité à gélifier en présence d’ions divalents. En effet, la gélification physique constitue une méthode de structuration douce particulièrement bien adaptée pour l’encapsulation des cellules et des protéines. Les EPS aux meilleures propriétés de gélification seront ensuite sélectionnés pour les structurer en micro-matrices à l’aide de la millifluidique (microfluidique capillaire). Les micro-matrices à base d’EPS seront ensuite utilisées pour y encapsuler une espèce modèle de bactéries lactiques, à savoir Carnobacterium divergens, aux activités inhibitrices envers des bactéries pathogènes et en particulier, Listeria monocytogenes et deux facteurs de croissance, à savoir Transforming Growth Factor (TGF-ß) et Bone Morphogenetic Protein (BMP). En effet, ces deux facteurs de croissance jouent un rôle crucial, respectivement, dans la réparation du cartilage et de l’os. Les micro-matrices à base d’EPS vont constituer un microenvironnement améliorant la protection des bactéries et des facteurs de croissance encapsulés contre les conditions extérieures en augmentant ainsi la durée de vie des cellules et la bioactivité des protéines. De plus, la libération des facteurs de croissance sera modulée par les interactions physiques entre ces protéines et la matrice d’EPS aux propriétés biologiques GAG-mimétiques. Le projet FunCapsul permettra également de déterminer la structure des EPS sélectionnés pour l’élaboration des micro-matrices et d’étudier la relation structure-propriétés biologiques. Les nouvelles matrices fonctionnelles obtenues à l’issue du projet trouveront des applications alimentaires et en médecine régénératrice, mais leur caractère versatile ouvre clairement des applications dans d’autres domaines tels que la cosmétique et la pharmaceutique.