Étude des propriétés de transport dans les hydrogels de curdlan

Les hydrogels de polysaccharide sont des biomatériaux utilisés comme matrices à libération contrôlée de médicaments et comme structures modèles pour l’étude de nombreux systèmes biologiques dont les biofilms bactériens et les mucus. Dans tous les cas, le transport de médicaments ou de nutriments à l’intérieur d’une matrice d’hydrogel joue un rôle de premier plan. Ainsi, l’étude des propriétés de transport dans les hydrogels s’avère un enjeu très important au niveau de plusieurs applications. Dans cet ouvrage, le curdlan, un polysaccharide neutre d’origine bactérienne et formé d’unités répétitives β-D-(1→3) glucose, est utilisé comme hydrogel modèle. Le curdlan a la propriété de former des thermogels de différentes conformations selon la température à laquelle une suspension aqueuse est incubée. La caractérisation in situ de la formation des hydrogels de curdlan thermoréversibles et thermo-irréversibles a tout d’abord été réalisée par spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier (FT-IR) en mode réflexion totale atténuée à température variable. Les résultats ont permis d’optimiser les conditions de gélation, menant ainsi à la formation reproductible des hydrogels. Les caractérisations structurales des hydrogels hydratés, réalisées par imagerie FT-IR, par microscopie électronique à balayage en mode environnemental (eSEM) et par microscopie à force atomique (AFM), ont permis de visualiser les différentes morphologies susceptibles d’influencer la diffusion d’analytes dans les gels. Nos résultats montrent que les deux types d’hydrogels de curdlan ont des architectures distinctes à l’échelle microscopique. La combinaison de la spectroscopie de résonance magnétique nucléaire (RMN) à gradients pulsés et de l’imagerie RMN a permis d’étudier l’autodiffusion et la diffusion mutuelle sur un même système dans des conditions expérimentales similaires. Nous avons observé que la diffusion des molécules dans les gels est ralentie par rapport à celle mesurée en solution aqueuse. Les mesures d’autodiffusion, effectuées sur une série d’analytes de diverses tailles dans les deux types d’hydrogels de curdlan, montrent que le coefficient d’autodiffusion relatif décroit en fonction de la taille de l’analyte. De plus, nos résultats suggèrent que l’équivalence entre les coefficients d’autodiffusion et de diffusion mutuelle dans les hydrogels de curdlan thermo-irréversibles est principalement due au fait que l’environnement sondé par les analytes durant une expérience d’autodiffusion est représentatif de celui exploré durant une expérience de diffusion mutuelle. Dans de telles conditions, nos résultats montrent que la RMN à gradients pulsés peut s’avérer une approche très avantageuse afin de caractériser des systèmes à libération contrôlée de médicaments. D’autres expériences de diffusion mutuelle, menées sur une macromolécule de dextran, montrent un coefficient de diffusion mutuelle inférieur au coefficient d’autodiffusion sur un même gel de curdlan. L’écart mesuré entre les deux modes de transport est attribué au volume différent de l’environnement sondé durant les deux mesures. Les coefficients d’autodiffusion et de diffusion mutuelle similaires, mesurés dans les deux types de gels de curdlan pour les différents analytes étudiés, suggèrent une influence limitée de l’architecture microscopique de ces gels sur leurs propriétés de transport. Il est conclu que les interactions affectant la diffusion des analytes étudiés dans les hydrogels de curdlan se situent à l’échelle moléculaire.

Comparison of β-1,3-glucanase production by Botryosphaeria rhodina MAMB-05 and Trichoderma harzianum Rifai and its optimization using a statistical mixture-design

Botryosphaeria rhodina MAMB-05 produced β-1,3-glucanases and botryosphaeran when grown on glucose, while Trichoderma harzianum Rifai only produced the enzyme. A comparison of long-term cultivation (300h) by B. rhodina demonstrated a correlation between the formation of botryosphaeran (48h) and its consumption (after 108h), and de-repression of β-1,3-glucanase synthesis when glucose was depleted from the nutrient medium, whereas for T. harzianum enzyme production commenced during exponential growth. Growth profiles and levels of β-1,3-glucanases produced by both fungi on botryosphaeran also differed, as well as the production of β-1,3-glucanases and β-1,6-glucanases on glucose, lactose, laminarin, botryosphaeran, lasiodiplodan, curdlan, Brewer's yeast powder and lyophilized fungal mycelium, which were dependent upon the carbon source used. A statistical mixture-design used to optimize β-1,3-glucanase production by both fungi evaluated botryosphaeran, glucose and lactose concentrations as variables. For B. rhodina, glucose and lactose promoted enzyme production at the same levels (2.30UmL -1), whereas botryosphaeran added to these substrates exerted a synergic effect favorable for β-glucanase production by T. harzianum (4.25UmL -1). © 2010 Elsevier B.V.

β-glucan triggers spondylarthritis and Crohn's disease-like ileitis in SKG mice

The spondylarthritides (SpA), including ankylosing spondylitis (AS), psoriatic arthritis (PsA), reactive arthritis, and arthritis associated with inflammatory bowel disease, cause chronic inflammation of the large peripheral and axial joints, eyes, skin, ileum, and colon. Genetic studies reveal common candidate genes for AS, PsA, and Crohn's disease, including IL23R, IL12B, STAT3, and CARD9, all of which are associated with interleukin-23 (IL-23) signaling downstream of the dectin 1 β-glucan receptor. In autoimmune-prone SKG mice with mutated ZAP-70, which attenuates T cell receptor signaling and increases the autoreactivity of T cells in the peripheral repertoire, IL-17-dependent inflammatory arthritis developed after dectin 1-mediated fungal infection. This study was undertaken to determine whether SKG mice injected with 1,3-β-glucan (curdlan) develop evidence of SpA, and the relationship of innate and adaptive autoimmunity to this process.