Le choix du support de détection

Dans le but de respecter les normes environnementales, le développement de nouvelle technologie de détection et de préservation des aliments en industrie nécessite l’utilisation de support à base de composants naturels, biodégradables renouvelables et non toxiques en alternative aux polymères synthétiques (ex :

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polyéthylène). Ces composants sont des supports à base de biopolymères dont les plus utilisés sont la chitine, l’amidon, la lignine, les polysaccharides et la cellulose (Krajewska, 2005). Ils représentent les composés naturels et alternatifs les plus utilisés comme support des nouvelles technologies puisqu’ils possèdent des propriétés avantageuses pour la fabrication de produits industriels et de consommation (Krajewska, 2005). Ces propriétés incluent : le gonflement dans l’eau, la viscosité, la formation d’un gel et leur caractère chimique versatile à différents pH (précisément pour la chitine dans sa forme chitosane). Ainsi, dans le but de développer un support à base de biopolymères pour la détection de L. monocytogenes, le chitosane a été choisi comme composant principal du support de détection développé puisque, à la différence des autres biopolymères, il est également biocompatible avec d’autres composants, hydrophobes dans des conditions basiques et possède une intéressante affinité aux protéines (Kumar,2000 ; Krajewska, 2005). Aussi, basée sur la biocompatibilité du chitosane avec d’autres composants, la composition finale du support développé dans ce projet comprend le chitosane, des nanocristaux de cellulose et le glycérol (membrane CCG, m-CCG). Ces composants ont été choisis sur la base de critères environnementaux et des avantages naturels qu’ils possèdent, permettant de favoriser le développement d’un support résistant et d’une méthode d’immobilisation où, la structure, l’activité, la stabilité des anticorps de capture et l’accessibilité de l'antigène ne seront pas affectés.

3.4.1. Chitosane

Le chitosane [α (1-4) 2-amino 2-désoxy β-D glucan] est une forme désacétylée de la chitine caractérisée par sa capacité naturelle à être biodégradable, biocompatible et bioadhésive (Kumar, 2000; Liu et al., 2004; Krajewska, 2005; Bhumkar & Pokharkar, 2006). Cette réaction de désacétylation peut être contrôlée dans le but de modifier le poids moléculaire et le degré de désacétylation souhaité selon la cible d'utilisation. Le chitosane est composé de deux réactifs qui sont l'amine libre (NH2) et les groupes hydroxyle (OH-) (Bhumkar & Pokharkar, 2006).

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Dans le cadre du projet, la présence de l'amine libre dans le chitosane issue de la désacétylation est le principal intérêt de notre méthode de détection développé puisque les anticorps à immobiliser sur la membrane CCG contiennent eux aussi le groupement amine primaire (-NH2) dans chaque chaine de polypeptide et dans la chaîne latérale des résidus Lysine (Lys,K) de son fragment constant (Seurynck- Servoss et al., 2007a,b). Ainsi, les caractéristiques du chitosane sont un avantage autant pour le déchet issu du kit de détection que pour la méthode de détection à développer.

3.4.2. Nanocristaux de cellulose

Les nanocristaux de cellulose sont une forme dérivée de la cellulose avec un diamètre de 2-20 nm et une longueur de quelques centaines de nanomètres (Boumail et al., 2013). Cette forme cristalline de cellulose (CNC) est à un degré cristallin élevé d'une cellulose où les microfibrilles (chaînes de cellulose) sont étroitement regroupées par un réseau de liaison hydrogène fort et hautement intra/intermoléculaire (Zhou & Wu, 2012). La CNC présente de nombreuses caractéristiques telles que des dimensions à l'échelle nanométrique, une surface élevée et facilement modifiable chimiquement, une morphologie unique, une faible densité (estimée à 1,61 g / cm3 pour la cellulose cristalline pure I), une faible consommation d'énergie, une biodégradabilité et une biocompatibilité. Il représente donc également un avantage pour l'environnement et pour la biotechnologie (Habibi et al., 2009; Zhou et Wu, 2012). De plus, plusieurs revues de littérature révèlent que c’est un des nano-renforts les plus ajoutés dans de nombreuses matrices polymériques solubles et insolubles dans l'eau (ex. chitosane, amidon, carraghénane et alginate) (Dong et al., 2012; Khan et al., 2012; Habibi et al., 2009; De Mesquita et al., 2012; Zhou et Wu, 2012). Aussi, cette capacité de renforcement du film à base de chitosane est importante puisque le renforcement au CNC du film peut améliorer de plus de 25% la résistance à la traction et permettre son utilisation pour des emballages, supports d'immobilisation ou encapsulations (Khan et al., 2012).

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3.4.3. Glycérol

Le glycérol (Gly) est un agent plastifiant couramment utilisé pour la préparation de biopolymères. De plus, comparativement à l'éthylène glycol et au propylène glycol, il a une meilleure efficacité de plastification (Srinivasa et al., 2007; Ziani et al., 2008). Il est également utilisé pour éviter la fragilité des films biopolymères (Srinivasa et al., 2007). La fragilité des polymères naturels se caractérise par la faible force intermoléculaire. Grâce à la présence du plastifiant, cette fragilité naturels des polymères est réduite (Srinivasa et al., 2007). Cette réduction a conduit à l'amélioration des propriétés mécaniques du film telles que l’augmentation de la mobilité des chaînes biopolymères du film (film flexible et élastique) ainsi que la résistance à la perforation et à la déshydratation du film (Srinivasa et al., 2007). Les études de Leceta et al. (2013) permettent également de montrer que la présence de plastifiant comme glycérol dans la solution de chitosane permet d'obtenir un support d’immobilisation caractérisé par la flexibilité et la résistance.

3.4.4. Tripolyphosphate de sodium

Le tripolyphosphate de sodium (TPP, Na5P3O10) est un polyanion dont la dissolution dans l'eau libère des ions hydroxyle et phosphorique (Bhumkar & Pokharkar, 2006). Le TPP est un bon agent de réticulation alternatif du chitosane pour éviter la toxicité de molécules comme le glutaraldéhyde dans la délivrance de protéines et de vaccins (Bhumkar & Pokharkar, 2006). Le TPP est également un agent d’insolubilisation de film à base de chitosane puisque son absorption par ces films empêche la rétention d’eau par le film (hydratation et gonflement) (Bhumkar & Pokharkar, 2006; Shu & Zhu, 2002).

3.4.5. Glutaraldehyde

Le glutaraldéhyde (GA) est un dialdéhyde linéaire à cinq atomes de carbone qui permet de réticuler (lier) ensemble deux molécules contenant des amines

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primaires (Albarghouthi et al., 2000; Migneault et al., 2004). C'est une substance incolore qui est soluble dans l'eau, dans l'alcool et dans les solvants organiques. C’est l’agent de réticulation le plus utilisé du fait de sa disponibilité commerciale, de son faible coût et de sa haute réactivité au amines primaires (Migneault et al., 2004). Le rendement associé à son utilisation en présence d’amines primaire est de plus de 85% (Krajewska, 2004; Seurynck-Servoss et al., 2007b). Il est également l'un des procédés de couplage chimique les plus simples qui a lieu spontanément à une température neutre générant une réticulation stable de points de vue thermique et chimique (Migneault et al., 2004).