Les protéines sont les éléments constitutifs de la vie et jouent un rôle déterminant dans les processus biologiques. Les exemples suivants illustrent leur importance et leur diversité :
Cette diversité nécessite une biosynthèse coordonnée. Les blocs de construction de base des protéines sont les acides aminés, des composés organiques enchaînés comme des perles (spécifiques à chaque protéine). La séquence d’acides aminés (structure primaire) d’une protéine est déterminée génétiquement dans la séquence ADN d’un organisme. Cependant, les protéines n’atteignent leur stabilité structurelle que grâce aux interactions entre des acides aminés non adjacents et donc grâce au repliement en structures tridimensionnelles de niveau supérieur (structure tertiaire). En plus des interactions intramoléculaires (monomère – interaction des acides aminés d’une seule protéine), les interactions intermoléculaires (dimère, trimère, multimère – interaction des acides aminés de deux, trois ou plusieurs protéines) conduisent à la formation de structures quaternaires complexes. Ces structures tridimensionnelles sont spécifiques à chaque protéine d’un organisme et sont essentielles à sa fonctionnalité. Même de petites erreurs peuvent entraîner une perte complète de fonction.
La complexité des protéines en fait des objets d’intérêt pour la recherche et le développement, tant en recherche fondamentale que dans le développement et la production de produits biothérapeutiques. La taille des particules, le potentiel zêta, la masse moléculaire, les propriétés micro-rhéologiques, la viscosité, les propriétés viscoélastiques et la stabilité sont des paramètres importants et essentiels.
Les analyses structurelles et fonctionnelles des protéines ne sont possibles qu’en les isolant et en les enrichissant à partir de systèmes biologiques. L’optimisation du processus de purification est une condition préalable importante à la stabilité d’une protéine isolée, dont l’intégrité et la complexité in vivo (= synthétisée dans l’organisme) doivent également être maintenues in vitro (= protéine isolée).
La disruption cellulaire, la température, le pH, la teneur en sel, le vieillissement dû au stockage et d’autres facteurs de stress entraînent des modifications des propriétés physiques et chimiques et donc la dénaturation de la protéine, soit par destruction de la structure tertiaire et/ou quaternaire, soit par formation d’agrégats. L’identification de tels processus de dénaturation est la clé pour obtenir des protéines isolées et stabilisées pour des analyses structurelles et fonctionnelles. L’intégrité d’une protéine isolée n’est garantie que dans des conditions optimales.
Nous proposons diverses options pour la caractérisation des protéines.
| Cible | Paramètre | Méthode |
|---|---|---|
| Protéine purifiée | ||
| Masse moléculaire | SLS | |
| Taille des particules | DLS | |
| Taille des particules en fonction de la température | DLS | |
| Potentiel zêta | ELS | |
| Potentiel zêta en fonction de la température | ELS | |
| Potentiel zêta en fonction du pH | ELS | |
| Micro-rhéologie | µ-DLS | |
| Stabilité des dispersions | SMLS | |
| Propriétés viscoélastiques | DWS | |
| Viscosité | Technologie VROC |
Grâce à l’ingénierie des protéines, il est possible de synthétiser génétiquement des protéines dans des systèmes homologues ou hétérologues (protéines recombinantes). L’objectif principal de l’expression ciblée est généralement d’augmenter le rendement et de simplifier les étapes de purification.
Il est essentiel d’assurer l’identité entre la protéine native et la protéine recombinante. Des différences structurelles peuvent souvent entraîner une perte de stabilité et/ou de fonction. Des modifications structurelles peuvent également résulter de mutations, pouvant conduire à une perte de fonction, mais aussi à une amélioration des performances (par exemple une augmentation de l’activité enzymatique).
Outre les mutations naturelles (biosynthèse recombinante défectueuse in vivo), cela concerne en particulier les mutations introduites intentionnellement par génie génétique. Différentes méthodes analytiques permettent une caractérisation comparative des protéines afin d’établir et d’optimiser les systèmes d’expression recombinante.
Nous proposons de nombreuses solutions instrumentales pour analyser les protéines recombinantes en termes d’intégrité et de stabilité, afin de mettre en évidence d’éventuelles différences structurelles et, par conséquent, fonctionnelles.
| Cible | Paramètre | Méthode |
|---|---|---|
| Protéine recombinante | ||
| Masse moléculaire | SLS | |
| Taille des particules | DLS | |
| Taille des particules en fonction de la température | DLS | |
| Potentiel zêta | ELS | |
| Potentiel zêta en fonction de la température | ELS | |
| Potentiel zêta en fonction du pH | ELS | |
| Micro-rhéologie | µ-DLS | |
| Stabilité des dispersions | SMLS | |
| Propriétés viscoélastiques | DWS | |
| Viscosité | Technologie VROC |
Les protéines natives ou recombinantes isolées sont fréquemment utilisées comme produits biothérapeutiques. Tout au long de leur parcours du laboratoire jusqu’au patient, ces produits thérapeutiques posent des défis particuliers en raison de leur instabilité. À chaque étape du processus de développement, il est indispensable de s’assurer que les produits répondent aux exigences requises (sécurité, efficacité, facilité d’utilisation).
La mise en place de conditions de production, de stockage et de transport stables constitue une condition essentielle pour prévenir l’agglomération ou l’agrégation des protéines et, par conséquent, la floculation (risque d’obstruction des seringues), tout en garantissant leur fonctionnalité (par exemple la fixation de ligands, l’activité enzymatique...).
Différentes méthodes analytiques permettent d’effectuer une caractérisation comparative des protéines au cours du développement des procédés.
Nous proposons de nombreuses solutions analytiques afin de garantir l’intégrité, la fonctionnalité et la stabilité des produits biothérapeutiques.
| Cible | Paramètre | Méthode |
|---|---|---|
| Protéine stabilisée | ||
| Masse moléculaire | SLS | |
| Taille des particules | DLS | |
| Potentiel zêta | ELS | |
| Micro-rhéologie | µ-DLS | |
| Stabilité des dispersions | SMLS | |
| Propriétés viscoélastiques | DWS | |
| Viscosité | Technologie VROC |
Les produits biothérapeutiques sont soumis à des exigences très strictes en matière de sécurité, d’efficacité, de fiabilité, d’intégrité et de fonctionnalité. Tout au long du processus de production, ainsi que lors du stockage et du transport, ces exigences doivent être respectées sans interruption afin de garantir au patient une constance dans le processus thérapeutique.
Cette exigence est assurée par des contrôles qualité standardisés, réalisés de manière systématique d’un lot à l’autre. Un lot n’est autorisé à être commercialisé sur le marché pharmaceutique que lorsque tous les critères de qualité relatifs à sa structure et à sa fonctionnalité sont pleinement satisfaits.
Même des modifications structurelles mineures peuvent avoir un impact négatif sur la sécurité et l’efficacité des produits biothérapeutiques. Différentes méthodes analytiques permettent ainsi la caractérisation rigoureuse des lots de production.
Nous proposons de nombreuses solutions analytiques dédiées au contrôle qualité des biothérapeutiques, afin d’en garantir la sécurité, l’efficacité et la conformité aux exigences réglementaires.
| Cible | Paramètre | Méthode |
|---|---|---|
| Reproductibilité et stabilité | ||
| Masse moléculaire | SLS | |
| Taille des particules | DLS | |
| Potentiel zêta | ELS | |
| Micro-rhéologie | µ-DLS | |
| Stabilité des dispersions | SMLS | |
| Propriétés viscoélastiques | DWS | |
| Viscosité | Technologie VROC |