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RÉSUMÉ
Les polyhydroxyalcanoates sont des polyesters synthétisés par un grand nombre de microorganismes en réponse à des conditions de déséquilibres énergétique et nutritionnel. Les conditions de culture, la nature du substrat carboné ainsi que naturellement les microorganismes, vont déterminer la nature chimique et les caractéristiques de ces polyesters. Les possibilités d’applications de ces biopolymères dans différents domaines de la santé, eu égard leurs propriétés spécifiques telles leur biodégradabilité et leur biocompatibilité, sont ici abordées. D’autres recherches restent encore à mener et du fait de sa biodiversité microbienne encore peu exploitée et peu connue, le milieu marin se présente comme une source de nouvelles souches aptes à produire de tels biopolymères.
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Lire l’articleAuteur(s)
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Jean GUEZENNEC : Consultant scientifique Plouzané (France), AiMB (Advices in Marine Biotechnology)
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Yves-Marie CORRE : Ingénieur de recherche, Laboratoire d"ingénierie des matériaux de Bretagne (LIMATB) Université de Bretagne Sud Lorient (France)
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Christelle SIMON-COLIN : Biochimiste, Ifremer, UMR 6197, Laboratoire de microbiologie des environnements extrêmes, Technopôle Brest-Iroise, UBO, CNRS, Plouzané (France)
INTRODUCTION
Les polyhydroxyalcanoates (PHA) font partie de ces biopolymères synthétisés par les bactéries en réponse à un environnement défavorable à leur croissance. Ces polymères biodégradables se présentent alors comme une alternative à l'utilisation de polymères synthétiques dérivés de la pétrochimie. De nombreuses applications sont attendues considérant la possibilité de contrôler en amont la nature de ces polymères par des actions au niveau des conditions de culture et de fermentation, de la source de carbone et bien naturellement des souches productrices. Leur caractère de biodégradabilité et de biocompatibilité, leurs propriétés mécaniques et le fait de pouvoir les associer par différentes approches, à d'autres molécules ou polymères, jouent également en faveur d'applications dans la plupart des domaines de la santé (hématologie, cardiologie, ophtalmologie, dermatologie, régénérations tissulaire et osseuse, etc.). Des études restent encore à mener, notamment sur les oligomères et les polymères fonctionnalisés, mais beaucoup de paramètres plaident en faveur d'un développement prochain de ces biopolymères dans ce domaine. Mais tout cela ne doit pas exclure l'intérêt que peuvent également présenter la recherche et la mise en évidence de nouvelles souches productrices. En ce sens, le milieu marin, de par sa biodiversité microbienne encore mal connue et peu exploitée, se présente comme une source potentielle de nouveaux microorganismes aptes à produire, en conditions contrôlées, des nouveaux PHA.
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MOTS-CLÉS
biopolymères microorganismes polyesters bactériens polyesters synthétisés biomédical santé
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4. Applications dans le domaine biomédical
Si ces biopolymères, au regard de leurs propriétés et de leur origine naturelle, pourraient trouver applications dans de nombreux secteurs industriels, se pose encore le problème de leur coût de production liée pour partie à la source de carbone (30 à 40 %) et, pour autre partie, aux méthodologies d'extraction utilisant souvent des solvants organiques (30 à 40 %). Et c'est peut-être dans le domaine de la santé que ces applications pourraient voir le jour rapidement .
4.1 Biocompatibilité
La biocompatibilité est un élément essentiel dans une démarche d'application de ces biopolymères dans le domaine médical.
Cette biocompatibilité est liée à de nombreux paramètres comme la nature chimique du biopolymère, sa masse moléculaire, ses caractéristiques de surface (caractère hydrophile/hydrophobe), son aspect de surface (porosité, microtopographie de surface) et, bien naturellement, son environnement et les produits de dégradation du polymère dans cet environnement. De manière générale, les PHA sont transformés par (et dans) notre organisme, en oligomères (OHA), ces oligomères pouvant être eux-mêmes métabolisés en acides correspondants (R-HA).
L'hydrophobicité ou, a contrario, le caractère hydrophile d'une surface, est généralement définie et déterminée par la mesure de l'angle de contact réalisé en phase aqueuse ou utilisant différents solvants organiques, une surface étant généralement...
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - SIMON-COLIN (C.), RAGUENES (G.), COZIEN (J.), GUEZENNEC (J.) - Halomonas profundus sp. nov., a new PHA-producing bacterium isolated from a deep-sea hydrothermal vent shrimp. - Journal of Applied Microbiology, 104(5), p. 1425-1432 (2008).
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(2) - SIMON-COLIN (C.), RAGUENES (G.), CRASSOUS (P.), MOPPERT (X.), GUEZENNEC (J.) - A novel mcl-PHA produced on coprah oil by Pseudomonas guezennei biovar. tikehau, isolated from a « kopara » mat of French Polynesia. - International Journal of Biological Macromolecules, 43(2), p. 176-181 (2008).
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(3) - DAWES (E.A.), SENIOR (P.J.) - The role and regulation of energy reserve polymers in microorganisms. - Advances in Microbiology and Physiology, 10, p. 135-266 (1973).
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(4) - GRAGE (K.), JAHNS (A.C.), PARLANE (N.), PALANISAMY (R.), RASIAH (I.A), ATWOOD (J.A.), RHEM (B.H.A.) - Bacterial polyhydroxyalkanoate granules : biogenesis, structure and potential use as Nano-/micro-beads in biotechnological and biomedical applications. - Biomacromolecule, 10(4), p. 660-669 (2009).
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(5) - STEINBÜCHEL (A.), SCHLEGEL (H.G.) - Physiology...
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