Il n’y a pas que nos voitures qui ont besoin d’antigel pour survivre dans le froid !

 

Dr. Ido Braslavsky dans son laboratoire à l'UHJ

 

Jérusalem, 17 février, 2013 – Contrairement à ce que vous pensiez, l'antigel n’est seulement nécessaire pour protéger votre voiture contre le gel en hiver.

Les plantes et les animaux des climats rigoureux développent des protéines antigel naturel (AFPs) qui empêchent la croissance de la glace et la cristallisation des matières organiques fluides. Sans un tel antigel, les matières vivantes souffriraient de dommages dus au gel, pouvant entrainer parfois la mort.

La production de ces protéines antigel est l'une des principales évolutions de certains êtres vivants, tels que les poissons, les insectes, les bactéries, les plantes et les champignons. Selon des chercheurs d'Israël, du Canada et des États-Unis qui ont procédé aux recherches sur ce processus, comprendre comment ce mécanisme fonctionne n'est pas seulement important en soi, mais a aussi des implications importantes pour améliorer la production d’aliments et de médicaments dans le monde.

Les scientifiques du laboratoire du Dr Ido Braslavsky de l'Université de Jérusalem et de l'Université d'Ohio aux Etats-Unis, le professeur Peter L. Davies de l'Université Queens (Ontario, Canada) et le professeur Alex Groisman de l'Université de Californie (San Diego, CA) ont mené conjointement ces recherches.

Malgré un demi-siècle de recherches, le mécanisme qui sous-tend l'activité des protéines antigel naturel n'est pas encore clair. L'un des débats dans la communauté universitaire concerne la chimie et la physique qui gèrent les interactions des protéines antigel et de la glace. Il y a en particulier un désaccord quant à savoir si la liaison des protéines à la glace est réversible et si la présence continue de ces protéines en solution est nécessaire pour la prévention de la croissance de la glace.

Le défi pour percer ces énigmes relève de différents problèmes techniques liés à la croissance et au suivi des minuscules cristaux de glace dans un environnement qui reproduit l'environnement des protéines antigel dans la nature.

Les chercheurs de l'Université de Jérusalem ont étudié la protéine antigel du ténébrion meunier. Cette protéine est une AFP hyperactive avec une puissance à arrêter la croissance de la glace qui est des centaines de fois supérieure à celle des AFP des poissons et des plantes.

Dans leur étude, publiée dans la revue américaine PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences), l'équipe internationale de chercheurs a créé biochimiquement une version avec marqueur fluorescent de l'AFP permettant une observation directe au microscope. Ils ont injecté cette protéine dans des dispositifs microfluidiques avec des canaux minuscules conçus sur mesure

Ces dispositifs microfluidiques ont été placés dans des unités de refroidissement dont le contrôle de la température se fait à quelques millièmes de degré près, de sorte que des cristaux de glace de 20 à 50 micromètres puissent grossir et fondre de manière contrôlable, le tout sous observation au microscope.

Grâce à ce système, les chercheurs ont pu démontrer que la glace cultivée et mise en incubation dans une solution antigel reste recouverte de protéines et donc protégée. De plus, ils ont montré que les AFPs se lient directement et assez fortement à la glace pour empêcher sa croissance, même après il n'y ait plus aucune présence de protéines dans la solution.

Les résultats publiés dans cette étude n'est pas seulement signifiant sur le plan scientifique mais aussi sur le plan pratique. Par exemple, les AFPs de poissons sont déjà utilisées dans la crème glacée faible en matière grasse pour éviter la recristallisation de la glace, ce qui maintient une texture douce et crémeuse. Les chercheurs pensent que ces protéines pourraient être utilisées dans d'autres aliments surgelés pour le maintien de la texture désirée sans graisses supplémentaires.

En médecine, les AFPs peuvent être utilisées pour améliorer la qualité du sperme, des ovules et des embryons congelés, ainsi que pour le refroidissement ou la cryopréservation des organes (congélation à des températures extrêmement basses) pour la transplantation. Elles peuvent également être utilisées en cryochirurgie et dans l'agriculture.

D'autres études sur les AFPs se concentrent sur l’élaboration de plantes et de poissons à ADN recombinant avec des taux de survie améliorés dans des conditions froides et de déshydratation. Les chercheurs pensent que ces cultures à ADN recombinant pourraient permettre une meilleure répartition de la nourriture dans le monde.