Impact de traitements à haute pression isostatique ou dynamique sur des systèmes protéiques modèles (recherche d'indicateurs biologiques de traitement)

Abstract

Des indicateurs biologiques de traitement ont été recherchés pour évaluer l'impact de traitements à haute pression sur des systèmes protéiques modèles tels que (i) l'entérotoxine A de Staphylococcus aureus (SEA) et (ii) un isolat de protéines lactosériques. Les effets de la pression isostatique appliquée à la SEA en solution dans un tampon Tris-HCl (20 mM, pH 7,4) en présence ou non d'agent chaotropique, dissociant ou chélateur (urée 8M, dodécyle sulfate de sodium 30 mM ou acide tétraacétique d'éthylène diamine 1 mM) ont été explorés. Parmi les méthodes étudiées (i.e. toxicité de la SEA sur des cellules Caco-2 ; superantigénicité de la SEA évaluée par la prolifération de lymphocytes T de rat ; immunoréactivité de la SEA), la superantigénicité de la toxine a montré les réponses les plus nettes après traitement de la SEA à 600 MPa pendant 15 min et 20C ou 45C. En parallèle, la fluorescence intrinsèque de la protéine a été étudiée par spectroscopie sous pression entre 10 et 600 MPa, à 20C ou 45C, ou bien en présence d'urée, à 20C. L'ensemble des résultats indique que la pressurisation jusqu'à 600 MPa à 20C entraîne des modifications de structure réversibles sans modification de la réponse superantigénique de la SEA, et donc une baro-résistance de la toxine. Par contre, le traitement à 600 MPa et 45C, ou bien la présence d'urée à 20C (0,1 ou 600 MPa) entraîne des modifications de structure partiellement réversibles accompagnées d'une augmentation de la réponse superantigénique de la toxine. La pression dynamique (aussi appelée homogénéisation à ultra-haute pression, UHPH) appliquée à des dispersions de protéines lactosériques à des niveaux de pression supérieurs à 200 MPa, entraîne la formation d'agrégats protéiques de taille submicronique et contrôlée. Le comportement de ces protéines sur des monocouches de cellules TC7 a été exploré à la fois par l'évaluation de la quantité de protéines transportées à travers les cellules et l'observation des coupes cellulaires par microscopie confocale à fluorescence. Les cinétiques de transport montrent la pénétration progressive de la beta-lactoglobuline (protéine majoritaire) et probablement des agrégats induits par le procédé, à travers la monocouche cellulaire en fonction de la durée d'incubation des cellules.Biological indicators for food processing were studied in view of characterising the effects of high pressure processing on model proteins such as (i) Staphylococcus aureus enterotoxin A (SEA) and (ii) whey protein isolate. The effects of isostatic high pressure applied to SEA solution in Tris-HCl buffer (20 mM, pH 7,4) in the presence or not of chatropic, dissociating or chelating agents (urea 8M, sodium dodecyl sulfate 30 mM or ethylene diamine tetraacetic acid 1 mM) have been investigated. Among the methods tested (i.e. SEA toxicity on Caco-2 cells; SEA superantigenicity as evaluated by the proliferation of rat T lymphocytes; SEA immunoreactivity), SEA superantigenicity displayed the finest changes in the biological responses that SEA could induce after processing at 600 MPa for 15 min and 20C or 45C. In parallel, the intrinsic protein fluorescence was studied by spectrofluorimetry under pressure between 10 and 600 MPa, at 20C or 45C, or in the presence of urea, at 20C. Pressurisation up to 600 MPa at 20C induced structural modifications that were reversible without changes in the SEA superantigenic response, and indicate some baro-resistance of the toxin. In contrast, processing at 600 MPa and 45C, or processing at 20C in the presence of urea (at 0.1 or 600 MPa) induced partially reversible structural changes accompanied by an increase in SEA superantigenicity. Dynamic high pressure (also called ultra-high pressure homogenization, UHPH) at pressure levels above 200 MPa applied to dispersions of whey protein isolate induced protein aggregates of submicron and controlled sizes. The protein behaviour on TC7 cell monolayers was investigated both by assessing the amount of transported proteins through the cells, and using confocal fluorescence spectroscopy. Transport kinetics indicated that beta-lactoglobulin (the major whey protein) and probably the protein aggregates induced by UHPH enter the cell layers and progress inside the cells as a function of exposure time.MONTPELLIER-BU Sciences (341722106) / SudocSudocFranceF