Collection Mémoires et thèses électroniques
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Chapitre 1: Introduction générale

Table des matières

Le marché du chitosane et de ses dérivés est en pleine croissance (Carroad & Tom, 1978). Ceci est principalement lié aux diverses activités biologiques de ces molécules et au fait qu’elles peuvent être utilisées pour diverses applications dans l’industrie bio-pharmaceutique, bio-alimentaire et comme ingrédient nutraceutique. Le chitosane est un dérivé de la chitine qui est une composante des coquilles de crevettes et de crabes. Il est un des polymères les plus abondants dans la natures, de sources renouvelables, non toxiques et biodégradables (Cosio et al., 1982). Au Québec, l'industrie de transformation de la crevette de la côte gaspésienne génère une quantité impressionnante de résidus chitineux: plus de 4000 tonnes par an. Pendant longtemps, ces résidus n'étaient pas recyclés; on en disposait simplement par l'enfouissement (Seng,1987).

L’activité biologique du chitosane et de ses oligomères dépend de deux facteurs principaux: du degré de polymérisation de la molécule et du nombre de fonctions amines chargées qu’elle porte. Toutefois, en médecine ainsi qu’en industrie bio-alimentaire, l’utilisation du chitosane est limitée à cause de sa viscosité élevée et de sa solubilité particulière aux pH acides. Cette problématique peut être contournée par l’utilisation d’hydrolysats de chitosane, connus sous le terme d’oligomères (Suzuki et al., 1986; MacLaughlin et al., 1998). Les oligomères de chitosane possèdent diverses activités biologiques dont une activité antitumorale, immunostimulante ainsi que des effets protecteurs contre divers infections microbiennes et virales. (Liang et al., 2007; Tokoro et al., 1989).

La production à grande échelle des oligomères de chitosane est limitée par le coût élevé de production. Plusieurs méthodes ont été développées pour la production des oligomères de chitosane dont l'hydrolyse acide et enzymatique. Bien que la méthode d’hydrolyse acide soit bien maîtrisée, un mélange hétérogène d’oligomères est souvent obtenu dans lequel le monomère se trouve en grande proportion. (Xing et al., 2005; Hasegawa et al., 1993 ; Domard et Cartier, 1989 ; Rogozhin et al, 1988; Bosso et al., 1986). Quant-à elle, l’hydrolyse enzymatique est une réaction spécifique (Liu & Xia, 2006) qui utilise différentes chitosanases pour hydrolyser le chitosane (Somashekar & Joseph, 1995) avec un minimum de monomère de D-glucosamine. Toutefois, même si cette réaction est spécifique et permet d’obtenir un produit final contenant des oligomères avec différents degrés de polymérisation, il reste tout de même qu’il est un mélange de différentes fractions (Muraki et al., 1993; Usui et al., 1990). Pour des utilisations spécifiques, d’autres opérations de séparation sont souvent requises (Muraki et al., 1993). Les plus utilisées sont la chromatographie et l’électrophorèse préparative. Ces méthodes sont efficaces mais coûteuses et nécessitent un personnel qualifié pour les opérer.

Les oligomères de chitosane sont des molécules chargées. Cela sous entend qu’elles sont susceptibles de se déplacer si elles sont soumises à un champ électrique externe. Plus encore, considérant les différents poids moléculaires de ces oligomères de chitosane, une barrière sélective pourrait être utilisée pour favoriser leur séparation. Prenant en considération toutes ces particularités, l’électrodialyse avec membrane d’ultrafiltration (EDUF) pourrait être utilisée pour la séparation et la production de ces molécules bio-actives. Le principe de cette technologie consiste à combiner l’électrodialyse conventionnelle avec une ou des membranes d’ultrafiltration (Labbé & Bazinet, 2006; Bazinet et al., 2005a-b; Labbé et al., 2005). Un champ électrique externe appliqué aux électrodes de la cellule pour induire un mouvement électrophorétique aux molécules chargées. La membrane d’ultrafiltration agit comme barrière moléculaire et permet ainsi de favoriser le passage de molécules dont le poids moléculaire est inférieur au seuil de coupure de la membrane. Les molécules de plus grands poids moléculaires sont ainsi retenues. En combinant différentes conditions opératoires, il serait possible de séparer un mélange d’oligomères de chitosane produit suite à une hydrolyse chimique ou enzymatique.

Cependant, même si des études ont prouvé l’efficacité de séparation de différentes molécules chargées par électrodialyse avec membrane d’ultrafiltration, aucune étude n’a été rapportée sur la séparation des oligomères de chitosane par cette technique. De ce fait, le but de la présente thèse est de comprendre le comportement électrophorétique des oligomères de chitosane et d’étudier la séparation d’un mélange typique d’oligomères composés de dimère, trimère et tétramère dans un système d’électrodialyse avec membrane d’ultrafiltration. Les résultats de cette recherche vont permettre l’acquisition de nouvelles connaissances sur le comportement électrophorétique (électromigration) des oligomères de chitosane. Le but éventuel de ces travaux sera de valider la méthodologie de séparation des oligomères de chitosane par électrodialyse avec membrane d’ultrafiltration aux fins de production de fractions pures ou enrichies d’oligomères de chitosane.

© Mohammed Aider, 2007