Biotechnologies marines

Biopolymères
d’origine marine
Sommaire
1.Introduction
2.
Grandes classes de biopolymères
3.
Domaines d’application des biopolymères
4.
Recherches et innovations
1.Introduction
4.1 Recherches institutionnelles
4.2 Innovations industrielles
5.Conclusion
Ces dernières années ont vu naître un cer-
6.Glossaire
tain engouement pour les biomatériaux en
général et pour les biopolymères en parti-
7.Références
culier. En effet, la fabrication de plastiques,
à partir de biopolymères, s’est avérée être
un nouvel enjeu économique. Ces polymères
Source : Centre de recherche sur les
biotechnologies marines (CRBM)
connaissent un réel essor à cause de leurs
origines biologiques et surtout de leur
caractère biodégradable. Leur utilisation, en
substitution ou en combinaison à d’autres
polymères synthétisés à partir d’hydrocarbures, offre des applications intéressantes.
Collaborateurs :
Cette publication a été réalisée dans le cadre
du projet Mer-Veille Collaboration Québec-France en biotechnologies
et ingrédients marins
Québec
France
Biotechnologies marines
Source : Centre de recherche sur les biotechnologies marines (CRBM)
BV 12-3 Novembre 2012
2. Grandes classes de biopolymères
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Déjà grandement utilisées dans le domaine des
plastiques, de nouvelles avenues s’ouvrent maintenant pour ces molécules au grand potentiel. La
mise en évidence de leurs nombreuses propriétés
physico-chimiques et biologiques a permis d’élargir
les domaines d’application potentiels pour ces com-
posés. Considérant que le milieu marin regorge d’une
biomasse riche en biopolymères et que de nombreux
coproduits sont disponibles pour une valorisation
commerciale, il devient intéressant, voire nécessaire,
de promouvoir les propriétés et l’utilisation de ces
molécules naturelles.
Note : les mots soulignés se trouvent dans le glossaire.
2.Grandes classes de biopolymères
Les biopolymères se définissent comme étant des
polymères synthétisés par des organismes vivants.
Ils jouent un rôle important dans la formation des
structures macromoléculaires et ils sont synthétisés
par l’intermédiaire de la liaison covalente de certaines
molécules biologiques – entre autres, les acides
aminés, les nucléotides et les hydrates de carbone.
Ces biopolymères, d’origine biologique, sont
regroupés selon leurs structures moléculaires. Ces
grandes classes sont présentées au tableau 1; elles
sont accompagnées d’exemples de composés utilisés
ou étudiés pour diverses applications.
Tableau 1. Grandes classes de biopolymères issus du monde marin
Classes
Descriptions
Exemples de composés
Polysaccharides
et monosaccharide
Polysaccharides : glucides ou sucres complexes
constitués de plusieurs monosaccharides liés entre eux.
Polypeptides
et protéines
Polypeptides : chaînes d’acides aminés reliés par des
liaisons peptidiques.
Polyesters (synthétisés
par des bactéries)
Polyesters : polymères dont les motifs de répétition
de la chaîne principale contiennent la fonction ester.
ƒƒ Polymère d’acides lactiques (PLA)
ƒƒ Polyhydroxyalcanoate (PHA)
Polyphénols
Polyphénols : molécules présentant plusieurs
groupements phénoliques.
ƒƒ Lignine
ƒƒ Tanin
ƒƒ Acides humiques
Phytohormones
Phytohormones ou hormones végétales : hormones
produites par un végétal
(plantes ou algues).
ƒƒ Cytokinine
ƒƒ Bétaine
Polyols
Polyols : composés chimiques organiques caractérisés
par un certain nombre de groupement hydroxyles (OH).
ƒƒ Mannitol
Polynucléotides
et nucléotides
Polynucléotides : molécules composées de plusieurs
nucléotides.
ƒƒ Adénosine-5’-triphosphate (ATP)
ƒƒ Adénosine-5’-monophosphate
(AMP)
Monosaccharides : glucides ou sucres simples non
hydrolysables.
Protéines : macromolécules biologiques composées
d’une ou plusieurs chaînes d’acides aminés liés entre
eux par des liaisons peptidiques (chaîne polypeptidique).
Nucléotides : molécules organiques composées
d’une nucléobase, d’un pentose et de 1 à 3 groupements
phosphates. Certains nucléotides forment la base
de l’ADN et de l’ARN.
2
ƒƒ Amidon marin
ƒƒ Cellulose
ƒƒ Agar
ƒƒ Alginate (et acide alginique)
ƒƒ Carraghénane
ƒƒ Chitosane
ƒƒ Polysaccharide sulfaté
(fucanes, fucoïdanes, ulvanes)
ƒƒ Glucosamine
ƒƒ Polyacide aminé
ƒƒ Collagène
ƒƒ Protéine nucléaire
ƒƒ Glycoprotéine
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3.Domaines d’application des biopolymères
D’un point de vue structural, ces classes de biopo-
ƒƒ la chimie de spécialité (colle, additifs pour peinture);
lymères répertoriés représentent une vaste gamme
ƒƒ et la bioénergie.
de composés. Les propriétés biologiques qui leur
Ce BioVeille® présente des innovations concernant la
sont associées sont également très larges. Ces deux
recherche institutionnelle et universitaire ainsi que
éléments leur confèrent donc des domaines d’applica-
des produits actuellement commercialisés, et ce, au
tion très variés.
niveau mondial.
Présentement, ces composés sont étudiés ou utilisés
Les domaines d’applications étant relativement
dans les domaines suivants :
vastes, ce document traite spécifiquement de cer-
ƒƒ l’alimentation et la santé animale;
taines applications.
ƒƒ l’alimentation et la santé humaine;
ƒƒ la pharmacie;
Les domaines d’applications touchant la santé et
ƒƒ la médecine;
l’hygiène humaine tels que l’alimentation, la phar-
ƒƒ la cosmétique;
macie, la médecine, la cosmétique, la dermatologie,
ƒƒ la dermatologie;
les produits de santé naturels, les aliments fonc-
ƒƒ les produits de santé naturels;
tionnels et la nutraceutique ainsi que les domaines
ƒƒ les aliments fonctionnels;
d’application touchant l’aquaculture et l’horticulture
ƒƒ la nutraceutique;
sont traités dans ce BioVeille.
ƒƒ l’aquaculture;
ƒƒ l’horticulture;
Les domaines d’application visant des bioproduits
ƒƒ l’agriculture;
reliés à des applications industrielles tels que la bioé-
ƒƒ l’emballage;
nergie, l’emballage, l’environnement et la chimie de
ƒƒ l’environnement (dépollution);
spécialité ne sont pas touchés dans cette publication.
4.Recherches et innovations
4.1 Recherches institutionnelles
Québec
Le Centre de recherche sur les biotechnologies
le collagène issu des biomasses sous-utilisées et de
les tester dans des formulations cosmétiques afin de
déterminer leur potentiel d’utilisation de ce créneau.
Les résultats prometteurs obtenus indiquent un
potentiel de valorisation de ces coproduits dans le but
de leur donner une valeur ajoutée.
marines (CRBM) situé à Rimouski, en collaboration avec la compagnie Biocean Canada Inc., ont
effectué des travaux de recherche sur le collagène
à partir de coproduits marins provenant du Québec.
Le collagène marin est une protéine très prisée dans
divers créneaux, particulièrement le cosmétique,
les produits de santé naturels et les sciences de la
Pour information :
vie. Ces travaux avaient pour objectifs de valoriser
Guy Viel, [email protected]
3
4. Recherches et innovations
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Québec
Le professeur Jonathan Gagnon de l’Université
du Québec à Rimouski a développé plusieurs
dérivés de chitosane, dont certains présentent
des propriétés intéressantes. Il a élaboré un dérivé
de chitosane soluble dans l’eau, peu importe le pH,
et qui peut être utilisé comme ingrédient actif dans
plusieurs créneaux, tels le cosméceutique et le nutraceutique. Ce dérivé est conçu à partir d’une méthode
simple de synthèse de chimie verte qui n’utilise
pas de solvants organiques – permettant alors de
contrôler le degré de substitution selon l’application
ciblée. La preuve de concept a été réalisée en laboratoire pour certaines applications. Ainsi, ce dérivé
agit comme séquestreur d’acides biliaires (BAS); il
réduit donc le taux de cholestérol chez le sujet. Des
études in vitro et in vivo montrent des résultats très
prometteurs. En contact avec des acides biliaires,
il les précipite instantanément, de façon presque
stœchiométrique. Des travaux d’étalonnage in vivo
d’une durée de quatre semaines sur un modèle
animal démontrent un ratio HDL-non HDL semblable
à la cholestyramine. Le dérivé possède également des
propriétés bactériostatiques ou bactéricides permettant de le positionner comme ingrédient actif pour
d’autres applications.
La chercheure Isabelle Marcotte du Département
de chimie de l’Université du Québec à Montréal
(UQAM) ainsi que ses collaborateurs Réjean
Tremblay (Institut des sciences de la mer de
Rimouski/UQAR), Christian Pellerin (Université
de Montréal) et Lekha Sleno (UQAM) travaillent
sur le byssus de moule, concernant la caractérisation et la valorisation de cette fibre. Cette fibre naturelle de haute performance est faite d’une série de
filaments protéiques ayant des propriétés de force et
d’élasticité permettant aux moules d’encaisser le choc
du courant et des vagues. Les chercheurs ont mis au
point des films biocompatibles à base de byssus. Pour
ce faire, ils ont réussi à solubiliser les brins de byssus
et à fabriquer des films réticulés avec Na+, Ca+2 et
Fe+3. Ils ont par la suite caractérisé la structure de
ce film ainsi que ses propriétés mécaniques. Les
propriétés mécaniques exceptionnelles de ce biopolymère pourraient être exploitées pour fabriquer de
nouveaux matériaux, ce qui permettrait de valoriser
les 200 tonnes de byssus rejetées annuellement au
Canada avant la commercialisation des moules.
Pour information :
Le chercheur Mircea Alexandru Mateescu du
Département de chimie de l’Université du
Québec à Montréal et ses collaborateurs, Pompilia
Ispas-Szabo et Le Tien Canh, sont impliqués dans
la conception de matériaux polymériques, dont plusieurs d’origine marine (chitosane et alginate) ou
végétale (amidon) modifiées, avec des applications
dans le domaine de la santé (formulations pharmaceutiques, biopharmaceutiques et nutraceutiques).
Ces matériaux renforcés – par des processus d’autoassemblage par des liaisons hydrogène, par des
interactions ioniques ou par des stabilisations hydrophobes – confèrent une protection face à l’acidité
gastrique et permettent le contrôle de la libération
des agents bioactifs. Ils libèrent, entre autres, des
probiotiques (p. ex., Lactobacillus rhamnosus) pour la
prévention des dysfonctions intestinales.
Pour information :
Isabelle Marcotte, [email protected]
Jonathan Gagnon, [email protected]
Dans le cadre d’une collaboration entre deux centres collégiaux de transfert de technologie, soient
OLEOTEK et MERINOV, des travaux ont été effectués afin d’extraire l’huile et le mannitol contenu
dans des laminaires sauvages et cultivées du golfe du
Saint-Laurent; ils ont évalué le potentiel des fibres
de laminaires pour le développement d’un matériau
composite d’origine renouvelable à 100 %. Selon
les résultats obtenus, deux types de composites ont
été développés : forme de mousse et forme rigide.
Le composite de mousse pourrait servir de matériau
d’isolation tandis que la forme rigide pourrait servir
de matériau de recouvrement décoratif.
Pour information :
Mircea Alexandru Mateescu,
[email protected]
Pour information :
Grégory Hersant, [email protected]
4
4. Recherches et innovations
Retour au sommaire
application. Quant au second EPS (EPS SEAMAT), il
International
possède un effet anti-inflammatoire (inhibition de
Grâce au programme Ulvoligo, des chercheurs
la production de TNF-α d’explants de peau humaine
français provenant du Centre d’Étude et de
irradiée aux UVB). Une application de cet EPS permet
Valorisation des Algues (CEVA) de Pleubian, de
l’absorption de l’excès de sébum et l’éradication de
la station biologique de Roscoff et du groupe
l’effet luisant de cet excès après une heure d’applica-
Solabia, ont mené des recherches afin créer des
tion. Ces deux EPS constituent donc deux ingrédients
principes actifs grâce aux polysaccharides contenus
novateurs pour l’industrie du cosmétique.
dans les ulves et pouvant être utilisés en cosmétique.
Ces polysaccharides, nommés ulvanes et issus des
Pour information :
algues vertes, possèdent des propriétés intéressantes
Eric Gasparotto, [email protected]
pour l’industrie cosmétique de par leurs vertus antiinflammatoires et cicatrisantes. Les premiers essais
réalisés jusqu’à présent porte sur des algues vertes
Une équipe de chercheurs français de l’Université
vivantes, non flottantes ou échouées sur la plage.
Pierre et Marie Curie (Paris VI), du Centre
Afin d’atteindre le marché industriel, des travaux
national de la recherche scientifique et de la
demeurent afin de mettre au point un outil permet-
Station biologique de Roscoff, a effectué des tra-
tant d’extraire ces polysaccharides et de cliver ces
vaux sur l’identification d’enzyme de bioconversion
ulvanes pour l’obtention de molécules plus petites,
de polysaccharides de macroalgues à l’aide d’une
sous forme d’oligosaccharides et, ainsi, pouvant être
approche utilisant la génomique, la biochimique et la
plus facilement utilisées au niveau des formulations
cristallographique. Ces enzymes permettent d’obtenir
en cosmétiques.
de nouveaux produits à haute valeur ajoutée à partir
de ces polysaccharides. Les chercheurs ont utilisé
Pour information :
la bactérie marine Zobellia galactanivorans comme
Hélène Marfaing, [email protected]
modèle pour la bioconversion des polysaccharides
(laminarine, agars et alginate) d’algues brunes et
rouges. Selon leurs résultats, Z. galactanivorans pos-
Les scientifiques de la société CODIF International,
sèderait cinq laminarases putatives, quatre alginates
localisée en Bretagne (France), ont effectué des
lyases (dont deux étant de nouvelles enzymes) et
recherches sur deux exopolysaccharides (identifié
deux nouvelles enzymes importantes pour l’assimila-
par EPS SEAFILL et EPS SEAMAT) et leur application
tion des agars.
dans le domaine des cosmétiques. Ces EPS ont été
sécrétés en bioréacteur à partir de microorganismes
Pour information :
marins isolés de la Mer d’Iroise près de la ville de
Gurvan Michel, [email protected]
Brest. L’utilisation de l’EPS SEAFILL a montré une
augmentation de la synthèse de collagène de type I
par des fibroblastes humains en monocouche; par
Une équipe de chercheurs australiens (University
ailleurs, elle augmente la synthèse d’élastine par des
of Wollongong, University of Porto Rico) ont
fibroblastes humaines dans un enchevêtrement de
mis au point un film composite conducteur avec des
collagène. Cet EPS améliore ainsi la fermeté de la
nanotubes de carbone en utilisant le biopolymère
peau et son élasticité. Des tests in vivo ont démontré
kappa-carraghénane comme agent dispersant. Les
que l’EPS a un effet de lissage de la peau et de réduc-
nanotubes de carbone sont difficiles à disperser dans
tion des rides après 15 minutes seulement après son
les solvants les plus communs à cause de leur haute
5
4. Recherches et innovations
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International
énergie de surface et les interactions de van der
lactalbumine. Les résultats obtenus lors de leurs
Waals. Leurs études rhéologiques ont permis de cibler
essais ont démontré une bonne stabilité dans l’eau
les concentrations idéales permettant une meilleure
permettant une libération lente des protéines incluses
dispersion des nanotubes en milieu liquide. Ces
dans la matrice. Leurs travaux ont exposé le potentiel
travaux contribuent au développement de nouveaux
d’utilisation de collagène marin pour la production de
matériaux composites biopolymériques conducteurs.
microparticules pour la libération contrôlée de protéines thérapeutiques.
Pour information :
Marc in het Panhuis, [email protected]
Pour information :
Ana I. Fernandes, [email protected]
Un nouveau polymère biodégradable a été mis
au point par des chercheurs mexicains du
Des scientifiques allemands du Centre for
Département des ressources marines du Centro
Translational Bone, Joint and Soft Tissue
de Investigación y de Estudios Avanzados
Research, Max Bergmann Center of Biomaterials
del Instituto Politécnico Nacional. Les films
Dresden, de l’Institute for Materials et du
ont été préparés à l’aide d’agar issu d’une
Research Institute of Leather and Plastic
macroalgue rouge provenant du Golfe du Mexique,
(Hydropuntia cornea) et de l’alcool polyvinylique.
Sheeting ont développé une matrice à partir de
Différentes concentrations d’agar provenant d’algues
collagène de saumon minéralisé en combi-
collectées dans les saisons sèches et pluvieuses ont
naison avec de l’hydroxyapatite. Ce composé,
été testées. Selon leurs résultats, un mélange avec
aux propriétés biomimétiques, est utilisé pour des
75 % d’agar issus d’algues collectées durant la saison
applications de régénérescence de tissus osseux. Ces
des pluies est très intéressant lorsqu’on considère
chercheurs ont appliqué les mêmes procédures de
ses propriétés physicochimiques pour l’industrie des
minéralisation au collagène issu de peau de saumon
emballages biodégradables.
qu’au collagène bovin habituellement utilisé. Bien
que le collagène de poisson ait une température
Pour information :
de dénaturation plus faible que le bovin (stable en
Yolanda Freile-Pelegrín, [email protected]
dessous de 19 ˚C), il offre tout de même une alternative intéressante. En effet, l’utilisation de collagène
bovin peut être problématique à cause de l’augmen-
Une équipe de chercheurs de l’Université technique
tation du risque de transmission de maladies, comme
de Lisbonne au Portugal et de l’Université d’Oslo
l’encéphalopathie spongiforme bovine. Les résultats
en Norvège a mis au point un système innovant
obtenus, en utilisant des cellules souches mésenchy-
de livraison de microparticules protéiques. Pour ce
mateuses, ont démontré une cytocompatibilité ainsi
faire, ils ont utilisé du collagène de la méduse
qu’une adhérence, une prolifération et une diffé-
de l’espèce Catostylus tagi en tant que matrice
rentiation de ces mêmes cellules en présence de ce
polymérique. Les microparticules de collagène ont
nouveau composite.
été obtenues par une succession de méthodes :
émulsification, gélation et extraction au solvant.
Cette matrice a démontré une grande efficacité
Pour information :
de charge pour le piégeage de lysozyme et de l’α-
Birgit Hoyer, [email protected]
6
4. Recherches et innovations
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International
Un nouvel exopolysaccharide (EPS) produit par
la bactérie Bacillus licheniformis a été isolé et
caractérisé par une équipe indienne du Central
Salt and Marine Chemicals Research Institute.
Cette bactérie endophytique est associée avec la
macroalgue rouge Gracilaria dura. La production
de cet exopolysaccharide par B. licheniformis est
maximale durant la phase logarithmique. Les analyses GC-MS ont révélé une composition de quatre
monosaccharides : glucose, galactose, mannose et
arabinose. Des analyses complémentaires à l’aide
d’un détecteur MALDI TOF-TOF révèleraient la présence d’oligo et de polysaccharides. Les propriétés
observées de cet EPS, dont l’activité d’émulsification,
pourraient être utilisées à des fins biotechnologiques
telles que la bioremédiation environnementale.
Pour information :
Chennur Radhakrishna Reddy, [email protected]
Une équipe de scientifiques thaïlandais (Prince of
Songkla University) et britanniques (University
of Reading) ont évalué in vitro le potentiel prébiotique d’exopolysaccharides produits par des
bactéries lactiques marines issues de poissons,
de mollusques et de crevettes. L’action prébiotique
de plusieurs polysaccharides non digestibles a été
largement prouvée, mais peu de preuves sont rapportées pour des exoplysaccharides de bactéries lactiques. Les souches isolées ont été identifiées à l’aide
de la technique d’ARNr 16S. Il s’agit de : Weissella
cibaria, Weissella confusa, Lactobacillus plantarum
et Pediococcus pentosaceus. Ces quatre espèces
n’ont pas stimulé la sécrétion de l’interleukine-8 et
ont été résistantes à l’acide stomacal et l’amylase
pancréatique humaine. Selon les résultats obtenus,
particulièrement pour l’EPS généré par Weissella
cibaria, les EPS de bactéries lactiques pourraient être
utilisés comme ingrédient prébiotique dans l’industrie
alimentaire pour aider à maintenir la flore intestinale
en santé. En effet, ils seraient bénéfiques aux bactéries intestinales, plus particulièrement le groupe des
bifidobactéries.
Des chercheurs français de l’Institut français
de recherche pour l’exploitation de la mer
(IFREMER) ainsi que de l’Université de Nantes
ont étudié l’effet de l’incorporation de deux exopolysaccharides (EPS) marins glycosaminoglycane-like
dans un hydrogel injectable destiné à des travaux
liés à l’ingénierie de tissus cartilagineux et osseux.
Dans ce domaine, plusieurs polysaccharides naturels
ont été utilisés à cause de leurs propriétés de biodégradation, de biocompatibilité et de leur habilité à
mimer la matrice extracellulaire de ces tissus (p. ex. :
la chitine, le chitosan, les alginates, des composés de
la famille des glycoaminoglycane, etc.). Leurs exopolysaccharides sont sécrétés par souches bactériennes
extrémophiles issues des grandes profondeurs
océaniques. Les essais in vitro ont démontré une
amélioration significative des propriétés mécaniques
de l’hydrogel. De plus, une des formulations contenant un des EPS testés a induit, dans le cadre de
leurs essais, la meilleure prolifération cellulaire dans
les deux dimensions. Cette formulation innovante
pourrait être utilisée sous forme de patch pour des
applications biomédicales.
Pour information :
Pierre Weiss, [email protected]
4.2 Innovations industrielles
Québec
Atrium Innovations, entreprise dont le siège social
est situé à Québec, développe un large éventail
d’extraits actifs parmi lesquels ceux d’origine marine
occupent une place privilégiée et renferment des
biopolymères actifs. Un de ces biopolymères marins
développés par l’entreprise, le MBP, constitué de
chitosane et de deux composés de glucosamine,
est utilisé dans les formulations conçues pour les
soins de la peau et des cheveux, dans les produits
antimicrobiens et dans l’accroissement de la viscosité
de diverses formulations.
Pour information :
Pour information :
Tipparat Hongpattarakere, [email protected]
www.atrium-innovations.com
7
4. Recherches et innovations
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Québec
Biocean Canada Inc., située à Sherbrooke, déve-
OrganicOcean Inc., société canadienne installée
loppe, fabrique et commercialise une douzaine de
à Rimouski, est spécialisée dans le développement
produits finis sous la marque Ocean +. Cette gamme
et la fabrication de produits agricoles et horticoles
de produits repose sur un procédé breveté, innova-
à base d’algues marines. L’entreprise a récemment
teur et unique au monde. Ce procédé d’extraction et
introduit son nouveau produit ASCO-ROOT sur les
de purification de protéines permet l’obtention d’un
marchés canadien et andin (Colombie, Équateur
complexe à base de collagène natif soluble com-
et Pérou). ASCO-ROOT est un extrait soluble de
biné à un antioxydant naturel. De plus, ces produits
l’algue marine Ascophyllum nodosum sous forme
ne comportent pas de parabènes, PEC, hydroquinone
granulaire permettant la libération contrôlée dans
ou cortisone.
le sol de régulateurs de croissance et d’oligo-alginates sur une période de plusieurs mois. La fraction
soluble active d’ASCO-ROOT est encapsulée dans une
Pour information :
matrice unique de polysaccharides insolubles. Les
www.oceanplus.info
essais en champ ont démontré qu’une application
unique d’ASCO-ROOT au semis de différentes cultures
InnoVactiv, dont le siège social est à Rimouski,
permet d’augmenter la tolérance des plantes au
développe et commercialise des ingrédients destinés
stress hydrique et le rendement des récoltes.
aux industries des cosmétiques et des nutraceutiques. Parmi ces ingrédients développés, deux sont
Pour information :
issus du domaine marin : InSea2™ et PeptiBal™.
www.organicocean.ca
InSea²™, extrait provenant d’une algue brune riche
en polyphénols, favorise une diminution significative
de la réponse glycémique et insulinémique, en plus
Canada
d’améliorer la sensibilité à l’insuline. Cet ingrédient
est utilisé dans des formulations de produits de santé
Acadian Seaplants Limited, entreprise installée
naturels destinés à réduire l’indice glycémique des
en Nouvelle-Écosse, fait la culture et la récolte
aliments.
des algues, l’extraction d’ingrédients actifs et la
PeptiBal™, ingrédient breveté d’origine marine formé
fabrication de produits finis. Parmi les produits
d’un mélange de peptides dérivés de protéines de
développés par Acadian Seaplants Limited, la
poisson hydrolysées, aide à maintenir l’équilibre
farine d’algues, Acadian MC, est reconnue comme
essentiel au bon fonctionnement du système immuni-
agent d’amendement des sols favorisant l’activité
taire grâce à un effet stimulateur, principalement au
microbienne, processus fréquemment perturbé par
niveau des muqueuses, des voies respiratoires et du
les pratiques agricoles modernes. Composée d’acide
système immunitaire.
alginique et de mannitol, agents chélateurs efficaces pour les micronutriments, cette farine contribue
au développement de la structure des sols.
Pour information :
www.innovactiv.com
Pour information :
www.acadianseaplants.com
8
4. Recherches et innovations
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Canada
West Coast Marine Bio-Processing Corp., société
canadienne implantée en Colombie-Britannique, a
élaboré et breveté un nouveau processus à froid permettant l’obtention d’un fertilisant nommé Kelpgrow.
Ce fertilisant, composé d’extraits d’algues liquides,
est utilisé, par application foliaire, comme engrais
organique pour les plantes. Il améliore la capacité
d’absorption de la plante face aux nutriments disponibles, augmente le rendement et la qualité de
croissance, et ce, tout en réduisant l’impact environnemental lié à l’utilisation d’engrais et de fongicides.
Obtenu à partir d’une algue brune, Macrocystis
integrifolia, récoltée dans les eaux de la ColombieBritannique, cet extrait est principalement composé
de cytokinines, phytohormones indispensables au
développement de la plante.
Javenech, une société française située à Javené,
se spécialise dans l’étude, le développement et la
production de biopolymères extraits de la biomasse
marine. Trois produits y sont principalement développés. La protamine, extraite de la laitance de
saumon, est utilisée, dans le domaine cosmétique,
pour ses propriétés préventives au niveau bactérien
et ses propriétés inhibitrices de la réaction responsable de la formation des adipocytes. Elle est
également utilisée dans le domaine pharmaceutique
pour ses propriétés neutralisantes face à l’action de
l’héparine et pour ses propriétés retardatrices pour
l’effet de l’insuline. Le collagène, issu de méduses,
ainsi que la fibrilline, une glycoprotéine non collagénique, sont grandement présents dans le domaine
des cosmétiques dans le but de favoriser la tonicité et
l’élasticité dermiques.
Pour information :
www.marinebioprocessing.com
Pour information :
www.javenech.com
International
Les Laboratoires Brothier, une entreprise française établie à Nanterre, conçoit et fabrique, pour
La Compagnie des Pêches Saint Malo Santé mène
la médecine ambulatoire et le milieu hospitalier, des
des recherches pour valoriser les poissons pêchés par
pansements d’alginate de calcium, sous l’appella-
le groupe. Elle développe ainsi des ingrédients actifs,
tion Algostéril®, facilitant la coagulation et la cicatri-
particulièrement à partir du merlan bleu, pour les
sation des plaies chroniques et aiguës. L’entreprise,
domaines de la nutrition et de la santé. Au-delà des
possédant une expertise dans la réparation tissulaire,
besoins nutritionnels stricts, ces derniers ont pour
centre ses projets de recherche et de développement
vocation d’apporter une amélioration des fonctions
sur l’utilisation des biomatériaux intelligents.
physiologiques afin de garantir un maintien du bon
état de santé et/ou de prévenir certaines pathologies.
Pour information :
Les recherches menées permettent aujourd’hui à la
www.brothier.com
société de proposer Slimpro®, actif marin objectivé
sur la satiété dont l’efficacité s’appuie sur des tests
in vitro, chez l’animal et chez la femme en surpoids.
Codif Recherche et nature, entreprise française
Slimpro® agit naturellement dans l’organisme en
localisée dans la Baie du Mont Saint-Michel, a déve-
amplifiant les signaux de la digestion (hormones
loppé deux extraits à base de biopolymères marins.
satiétogènes) et en diminuant la glycémie, sans
Le Matrigenics.14 G, extrait actif de l’algue brune
aucun effet indésirable.
Undaria pinnatifida, possède des propriétés antirides.
Cet extrait est composé d’un galactofucane sul-
Pour plus d’informations :
faté, connu sous le nom d’acide wakamique. Cette
www.slimpro.eu
molécule est capable d’activer les gènes impliqués
9
4. Recherches et innovations
Retour au sommaire
International
dans la synthèse et l’organisation des principales
composantes de la matrice extracellulaire : collagène, élastine et protéoglycanes. Le Scopariane,
extrait hydroglycolique issu de l’algue brune
Sphacelaria scoparia, possède des propriétés raffermissantes permettant son intégration à des formules
amincissantes.
Yslab, entreprise française établie à Quimper,
en collaboration avec une autre société française,
Algues & Mer, a travaillé à la conception d’une
gamme de produits bucco-dentaires intégrant des
algues, de l’eau de mer et d’autres ingrédients naturels. Ces deux entreprises se sont associées autour
du projet ODONTOMER : Yslab pour la conception
et la fabrication des produits d’hygiène et de santé à
partir de composants marins, et Algues & Mer pour
l’approvisionnement en biomasse marine. Le projet
a permis le lancement de deux premiers produits
d’hygiène bucco-dentaire : dentifrice et bain de
bouche contenant des extraits d’algues.
Pour information :
www.codif-recherche-et-nature.com
Algologie France, une entreprise française établie en Bretagne, se spécialise dans la cosmétique
marine. Une de ces gammes, spécifique aux peaux
grasses, contient un puissant complexe polyvalent,
l’Algopure, agissant contre toutes les origines de
déséquilibre de ce type de peau. Ce complexe comporte, entre autres, le Phycol LD, attribuant des
propriétés sébostatiques, bactériostatiques et protectrices au produit, des alginates, permettant une
hydratation des couches superficielles de l’épiderme,
ainsi qu’un polysaccharide, issu de la combinaison
d’un oligosaccharide d’origine algale et de zinc actif,
conférant des propriétés actives contre l’acné.
Pour information :
www.yslab.fr
Smith & Nephew, une société britannique, développe et commercialise des dispositifs médicaux
avancés destinés aux professionnels de la santé
pour le marché des soins de plaies. Cette entreprise
compte, parmi ces innovations, le BIOSTEP et le
BIOSTEP Ag, des pansements uniques à base de
collagène additionnés d’acide éthylènediaminetétraacétique (EDTA). Ces pansements permettent
Pour information :
www.algologie.com
la cicatrisation des plaies par la désactivation des
métalloprotéases matricielles (MMPs) excédentaires
qui, à un niveau trop élevé, sont responsables du
Algues & Mer est une entreprise française qui
développe des ingrédients actifs obtenus à partir de
macroalgues, et dont les principaux marchés commerciaux sont la cosmétique, la nutrition, l’agronomie
et la pharmacie. À partir d’algues brunes communes,
ou d’une algue rouge spécifique cultivée sur place,
Algues & Mer fabrique des extraits naturels aqueux
concentrés en molécules actives : par exemple,
InSea2®, un extrait riche en phlorotannins, ayant
des applications dans les compléments alimentaires
pour la minceur ou l’intolérance au glucose, dans la
fabrication et dans la commercialisation de produits
destinés à l’hémostase et la cicatrisation.
retardement de la cicatrisation. De plus, durant
le processus de guérison, ces pansements évitent
les infections des plaies en maintenant l’équilibre
bactérien.
Pour information :
www.smith-nephew.com
Pour information :
www.algues-et-mer.com
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5.Conclusion
La filière des biopolymères marins est présentement en pleine effervescence,
et le nombre d’applications liées à ces composés ne cesse de s’accroître.
De nouvelles applications sont aussi trouvées pour des polymères marins déjà
connus. Le monde marin, de par sa grande biodiversité, contient potentiellement d’autres polymères exploitables.
Il est important et même primordial que la recherche se poursuivre pour le
développement et la croissance de cette filière. Toutefois, il est essentiel de
noter que, dans le développement de ces nouveaux polymères, une attention
particulière au développement durable de la ressource doit être considérée.
En effet, l’utilisation de coproduits marins, de microorganismes cultivables en
bioréacteurs, ou l’utilisation de produits issus de l’aquaculture, de la pisciculture et de l’algoculture devraient être préconisées.
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6.Glossaire
Adipocyte : Cellule présente dans les tissus adipeux, spécialisée dans le stockage de la graisse.
Agar : Polymère de galactose peu sulfaté ayant des propriétés gélifiantes extrait des macroalgues rouges appartenant
aux familles Gelidiacées et Gracilariacées.
Aliment fonctionnel : Aliment semblable en apparence aux aliments conventionnels, mais procurant des bienfaits physiologiques démontrés et réduisant le risque de maladie chronique au-delà des fonctions nutritionnelles de base.
Application foliaire : Produit vaporisé sur les feuilles d’une plante.
Bifidobactérie : Bactérie appartenant à la famille des bactéries lactiques qui est utilisée dans la fermentation du lait dans
la production de yogourt et de fromage.
Carraghénane : Polymère de galactose plus sulfaté que l’agar ayant des propriétés gélifiantes extrait des macroalgues
rouges, comme la Mousse d’Irlande (Chondrus crispus).
Chélateur (agent) : Substance capable de former avec un ion chargé positivement un complexe soluble éliminable par
les reins.
Collagène : Protéine structurale à triple brin conférant aux tissus une résistance mécanique à l’étirement. On le retrouve
dans le règne animal (terrestre et marin).
Cosmétique : Une substance ou une préparation destinée à être mise en contact avec les diverses parties superficielles
du corps humain, notamment l’épiderme, les systèmes pileux et capillaire, les ongles, les lèvres et les organes génitaux
externes, ou avec les dents et les muqueuses buccales, en vue, exclusivement ou principalement, de les nettoyer, de les
parfumer, d’en modifier l’aspect, de les protéger, de les maintenir en bon état, ou de corriger les odeurs corporelles.
Élastine : Protéine fibreuse structurale sécrétée par les fibroblastes possédant des propriétés élastiques.
Exopolysaccharide : Polymère de haut poids moléculaire composé d’unité de sucres synthétisé par des microorganismes
et excrété hors de la cellule.
Fibroblaste : Type de cellule sécrétant la matrice extracellulaire et le collagène. Il s’agit d’une cellule de soutien qui
possède un rôle critique dans la cicatrisation.
Hémostase : Ensemble des mécanismes biologiques concourant à la cessation de l’hémorragie et au maintien de la
fluidité du sang dans les vaisseaux.
Laitance : Sperme sécrété par les glandes génitales des poissons mâles durant la fraie.
Nutraceutique : Produit isolé ou purifié à partir d’aliments, mais vendu en général sous des formes médicinales qui ne
sont pas habituellement associées aux aliments. L’effet physiologique bénéfique ou la capacité de protéger contre les
maladies chroniques des produits nutraceutiques est prouvé.
Sébostatique : Contrôle de la sécrétion sébacée.
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7.Références
Web
[1] Wikipedia : www.fr.wikipedia.org
[2] CBB Développement : www.cbb-developpement.com
[3] Capbiotek : www.capbiotek.fr
[4] Sites Web de chaque industriel
Articles scientifiques
[1] Aldalbahi, A., Chu, J., Feng, P. et in het Panhuis, M., 2012. Conducting composite materials
from the biopolymer kappa-carrageenan and carbon nanotubes. Beilstein Journal of
Nanotechnology, 3 : p. 415-427.
[2] Calejo, M.T., Almeida, A.J., et Fernades, A.I., 2012. Exploring a new jellyfish collagen in the
production of microparticles for protein delivery. Journal of Microencapsulation, 9 : p. 520-531.
[3] Gasparotto, E., Pentecouteau, L., Morvan, P.Y. et Vallee, R., 2012. Development of Two Purified
Marine Exoploysaccharides for Cosmetic Applications. Proceedings of POLYMERIX 2012 –
Rennes/France – 31 May – 1st June, p. 173-186.
[4] Hongpattarakere, T., Cherntong, N., Wichienchot, S. et Kolida, S., 2012, In vitro prebiotic
evaluation of exoplysaccharides produced by marine isolated lactic acid bacteria. Carbohydrate
Polymers, 87 : p. 846-852.
[5] Hoyer, B., Bernhardt, A., Heinemann, S., Stachel, I., Meyer, M., et Gelinsky, M., 2012.
Biomimetically Mineralized Salmon Collagen Scaffolds for Application in bone Tissue
Engineering. Biomacromolecules, 13 : p. 1059-1066.
[6] Madera-Santana T.J., Robledo D. et Freile-Pelegrín Y., 2011. Physicochemical properties of
biodegradable polyvinyl alcohol-agar films from the red algae Hydropuntia cornea. Mar.
Biotechnol., 13 : p. 793-800.
[7] Michel, G., Labourel, A., Thomas, F., Jam, M., Jeudy, A., Genicot, S., Rebuffet, E., Hehemann,
J.-H., Barbeyron, T., et Czjzek, M., 2012. Treasure Hunting in the Genome of the Marine
Bacterium Zobellia galactanivorans : Discovery of Novel Enzymes for the Bioconversion of Algal
Polysaccharides. Proceedings of POLYMERIX 2012 – Rennes/France – 31 May – 1st June, p.
29-37.
[8] Rederstorff, E., Weiss, P., Sourice, S., Pilet, P., Xie, F., Sinquin, C., Colliec-Jouault, S., Guicheux,
J. et Laïb, S., 2011. An in vitro study of two GAG-like marine polysaccharides incorporated
into injectable hydrogels for bone and cartilage tissue engineering. Acta Biomaterialia, 7 : p.
2119-2130.
[9] Singh, R.P., Shukla, M.K., Mishra, A., Kumari, P., Reddy, C.R.K. et Jha, B., 2011. Isolation and
characterization of exopolysaccharides from seaweed associated bacteria Bacillus lichenformis.
Carbohydrate polymers, 84 : p. 1019-1026.
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BV 12-3 Novembre 2012
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Biotechnologies marines
Reproduction non autorisée
Direction et coordination :
Recherche et rédaction :
Line Méthot
Jennifer Morissette, B.Sc.,
Directrice – Biotechnologies marines,
Directrice – Développement et services analytiques
Développement et partenariats, CQVB
Centre de recherche sur les biotechnologies marines
[email protected]
(CRBM)
Amélie Hupé, M.B.A.,
Coordonnatrice des ressources humaines
et des communications – Centre de recherche
sur les biotechnologies marines (CRBM)
Simon Cartier, M.Sc.
Superviseur – valorisation et transfert
Centre de recherche sur les biotechnologies marines
(CRBM)
Collaborateurs :
France
Québec
•Ministère des Relations internationales
•Ministère du Développement économique, de l’Innovation et de l’Exportation
•Ministère de l'Agriculture, des Pêcheries et de l'Alimentation du Québec
•Délégation générale du Québec à Paris
Cette publication s’inscrit dans le cadre d’une collaboration entre CBB
Développement et le Consortium BioMar-Innovation. Le projet Mer-Veille :
biotechnologies et ingrédients marins – partenariat et veille stratégique a été
soutenu par le ministère des Relations internationales du Québec et le ministère
des Affaires étrangères et européennes de la République française (Consulat
général de France à Québec), dans le cadre du Fonds franco-québécois pour
la coopération décentralisée et du Service de coopération et d’action culturelle
du Consulat général de France à Québec.