Notice
Recherche sur la chitine - Point à date
Chitin Research Revisited
Feisal Khoushab, Montarop * Yamabhai
* School of Biotechnology, Suranaree University of Technology, Nakhon Ratchasima, 30000, Thailand ; Tél.: +66.44.224152.4 ; Fax : +66.44.224150 ; E-mail : montarop@g.sut.ac.th
Marine Drugs , 2010, Vol. 8, p. 1988-2012 - ISSN 1660-3397 - Texte en Anglais
Adresse internet : http://www.mdpi.com/1660-3397/8/7/1988/pdf
Résumé
Deux siècles après la découverte de la chitine, il est largement admis que ce biopolymère est un biomatériau important aux applications multiples. De nombreuses études sur la chitine ont mis l'accent sur ses applications biomédicales. Dans cette synthèse bibliographique (216 articles), différents aspects des travaux de recherche sont traités.
Les sources de chitine : les principales sources exploitées aujourd'hui sont l'exosquelette de crevettes ou de crabes et la plume de calmar. La chitine peut être également extraite des parois cellulaires des champignons ainsi que de la cuticule épidermique d'un poisson, le Paralipophrys trigloides. Contrairement à la cellulose, principal polymère végétal, la chitine peut être une source d'azote ainsi que de carbone (C: N = 8:1).
Structure : la chitine contient 6-7 % d'azote et dans sa forme désacétylée, le chitosan 7 à 9,5 %. Il existe trois formes de chitine : a, ß, ?. La forme a est principalement obtenue à partir des carapaces de crabe et de crevettes, et la forme ß à partir de mollusques céphalopodes. La conversion de la forme ß en forme a, plus stable, est possible, mais pas l'inverse. La chitine est insoluble dans l'eau alors que ses dérivés, chitosan et carboxyméthyl-chitine le sont. Une de ses caractéristiques les plus importantes est sa capacité à prendre différentes formes (fibres, hydrogels, perles, éponges, membranes). L'origine de la chitine affecte sa cristallinité, sa pureté, l'arrangement de sa chaîne polymère, et ses propriétés.
Biosynthèse : la biosynthèse de la chitine a été étudiée dans une grande variété d'organismes, elle est produite par réaction enzymatique via une chitine synthétase.
Les enzymes chitinolytiques ou chitinases sont les enzymes qui hydrolysent, dépolymérisent, la chitine. Elles sont présentes dans de nombreux organismes, virus, bactéries, champignons, insectes, plantes supérieures, mammifères. Elles ont fait l'objet d'études biologiques, et sont regroupées en famille, sur la base de leur similarité de séquence d'acides aminés. Les chitinases ont suscité un intérêt dans différentes applications biotechnologiques en raison de leur capacité à dégrader la chitine dans la paroi cellulaire des champignons et des insectes, ce qui a conduit à les utiliser en tant qu'agents antimicrobiens ou insecticides. Une autre application intéressante de la chitinase est la bioconversion respective de la chitine et du chitosan en N-acétylglucosamines et chito-oligosaccharides qui ont des propriétés pharmacologiques. D'autres applications des chitinases sont présentées.
Les protéines de liaison de la chitine : de nombreuses molécules jouant un rôle dans la liaison de la chitine ont été identifiées et étudiées dans divers organismes (micro-organismes, invertébrés, plantes).
L'approche génie génétique pour produire la chitine : il est très difficile, voire impossible d'obtenir de la chitine, par des techniques classiques de synthèse, par contre l'utilisation de certaines bactéries conditionnées en usine cellulaire ont conduit à produire des chito-oligosaccharides (fragment de chitosan).
Les applications des composés dérivés de la chitine sont nombreux en pharmacologie :
- en immunologie car ils ont un effet immuno-modulateur,
- en traitement des blessures, brûlures, aide à la cicatrisation des plaies, et à l'interruption des saignements (par agrégation des plaquettes). Une membrane de chitosan a la capacité de protéger la peau en empêchant les développements bactériens et en stoppant l'évaporation de l'eau,
- pour la régénération des os et des autres tissus naturels,
- les chito-oligosaccharides peuvent être utilisés comme matière neuroprotectrice avec la capacité de régénérer des nerfs périphériques,
- le chitosan permettrait de diminuer le taux de cholestérol,
- le chitosan peut améliorer l'absorption orale de certains médicaments (meilleure encapsulation, " piégage " de molécules...),
- la chitine et ses dérivés ont des propriétés antioxydantes, donc des effets préventifs sur diverses maladies.
- les activités antibactériennes et antifongiques des produits dérivés de la chitine ont été démontrées,
- certains dérivés de la chitine sont utilisés en thérapie génique.
Utilisation en agro-alimentaire et en agronomie :
- les conservateurs chimiques peuvent être remplacés par des produits à base de chitine. Les avantages sont de deux ordres : les dérivés de la chitine ne sont pas dangereux (non toxiques) et ils ont une activité antimicrobienne. Des films à base de chitosan ont été développés, ils peuvent être utilisés pour améliorer la préservation des viandes emballées sous vide en retardant la croissance des entérobactéries ;
- les oligosaccharides issus de la chitine jouent un rôle important dans les mécanismes de défense des plantes.
Diverses utilisations en tant que biomatériau :
- en bio-nanotechnologie, un domaine émergent, le chitosan a été utilisé pour immobiliser des biomolécules sur des surfaces microfabriquées, pour préparer des nano-capsules...,
- la chitine peut entrer dans la composition d'un gel à usage d'électrolyte dans les condensateurs, ce gel est nettement moins toxique et dangereux que les électrolytes traditionnels,
- des dérivés de la chitine ont la capacité d'adsorber divers métaux (cuivre, fer, chrome, plomb, mercure...). Ils peuvent être utilisés comme dépolluants,
- la chitine est utilisée pour créer des matériaux composites, liée au polyuréthane. Matériau à mémoire de forme, elle augmente ses performances.
Pour conclure, la chitine est un biopolymère qui a des applications dans de nombreux domaines et un potentiel certain en nanotechnologie à application médicale ; les demandes en chito-oligosaccharides pour des applications en médecine, en agriculture et agro-alimentaire sont en augmentation. Ces développements passent par le perfectionnement de l'extraction de la chitine de diverses sources, l'amélioration de la pureté des produits et la production de nouveaux matériaux respectueux de l'environnement.
N.B.
- Le laboratoire STBM (Science et Technique de la Biomasse Marine, Ifremer) travaille actuellement sur le sujet, en association avec le CNRS (UMR 6144). Une thèse sur un procédé innovant de production de chitine par traitement enzymatique d'exosquelettes de crustacés est en cours. Jusqu'à présent, l'extraction de chitine par traitement enzymatique a été étudiée, mais son application industrielle n'est pas effective car les coûts de production demeurent supérieurs (durée plus longue, technicité supérieure) à ceux de l'extraction traditionnelle par voie chimique, même si cette dernière est nettement plus polluante.
- Une fiche " en savoir plus " a été réalisée par STBM sur la chitine et le chitosan, elle est disponible sur le site Bibliomer :
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