Les plastiques, légers et peu onéreux, sont souvent utilisés pour conditionner les produits alimentaires, ménagers ou pharmaceutiques. Mais peut-on garantir que le plastique est inerte vis-à-vis du contenu et ne détériorera pas ses qualités ?

La question est cruciale pour les produits biothérapeutiques, en particulier les nouveaux anticorps monoclonaux à visée thérapeutique ou diagnostique. La déstabilisation des protéines et la formation d'agrégats protéiques peuvent en effet affecter leur efficacité et également provoquer des réactions immunitaires délétères chez le patient.

Quels rôles les modes de flaconnage et le transport peuvent-ils jouer sur la déstabilisation des protéines ?

Pour en savoir plus, des équipes de l'Iramis et du CEA-Joliot, associées à l'institut des Molécules et matériaux du Mans et INRAE, ont étudié de manière approfondie comment la paroi du flacon, l'interface air-liquide ou l'agitation du contenu influence la déstabilisation et l'agrégation des protéines.

Elles ont ainsi caractérisé, dans des conditions d'agitation douce et contrôlée, les effets induits par le contact avec des surfaces en polypropylène, en téflon et en verre sur la stabilité :

• de protéines purifiées (sérum-albumine bovine, hémoglobine et α-synucléine),
• d'un extrait cellulaire complexe composé de 6000 protéines solubles.

Les pertes en protéines au cours du temps sont mesurées en combinant plusieurs techniques :

• spectroscopie UV-visible et micro-spectroscopie Raman,
• diffusion dynamique de la lumière (analyse de tavelures ou « speckle » laser),
• spectrométrie de masse sur l'ensemble des protéines présentes dans l'échantillon.

Qu'observent les chercheurs ?  

Au contact de la paroi du flacon de polypropylène, les protéines sont d’abord déstabilisées, puis, sous l'effet de l'agitation, elles migrent à l'interface air-eau, où elles adoptent une forme compacte (agrégats protéiques de taille micronique) afin de réduire leur longueur d'interface avec le liquide. Enfin, toujours sous l'effet de l'agitation, des forces de cisaillement à l'interface eau-liquide font plonger ces agrégats en solution, libérant de la place à l'interface eau-liquide pour l'agrégation de nouvelles protéines déstabilisées. La solution s'enrichit ainsi progressivement en agrégats de protéines qui ont perdu leur fonctionnalité.

• Le mécanisme est assez puissant pour dégrader des protéines aussi robustes que l'hémoglobine. Il semble que la grande taille de l'assemblage protéique (plusieurs dizaines de nanomètres) joue défavorablement, probablement en raisons d'effets capillaires et de pression de surface à l'interface air-eau.
• Le polypropylène est le matériau le plus problématique vis-à-vis de la dégradation des protéines. Le téflon est moins réactif, mais plus onéreux.

• Même si le flacon n'induit qu'une faible dégradation, la petite quantité de protéines dégradées pourrait suffire à déclencher une réaction immunitaire indésirable. 

Une attention particulière doit donc être accordée au conditionnement des produits protéiques, plus particulièrement pour les nouvelles thérapies à base d'anticorps monoclonaux. Il faut choisir le matériau du contenant avec discernement, supprimer l'air (même partiellement) et réduire l'agitation.

Les équipes poursuivent leurs recherches par l'étude de l'impact de microplastiques sur les biomolécules.

Lire sur le site de l'institut Joliot.

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