Titre de l'écran-titre (visionné le 15 décembre 2023) / Les peptides auto-assembleurs présentent des intérêts majeurs dans le secteur des nanotechnologies. Ils peuvent former des structures spécifiques capables de piéger des molécules bioactives et d'améliorer leur stabilité lors de la digestion gastro-intestinale. Plusieurs travaux ont montré que le peptide auto-assembleur f1-8 (β-Lg f1-8) généré par l'hydrolyse trypsique d'un isolat de protéines du lactosérum (IPL) formait un hydrogel après des étapes de concentration et de purification par filtration membranaire et lavage par centrifugation. Bien que ce procédé ne permettait pas de purifier le peptide β-Lg f1-8 avec le rendement attendu (~90%), un mélange peptidique complexe a été obtenu. Ces fractions peptidiques pourraient former des nanostructures capables de piéger des molécules bioactives. Une des applications ciblées serait donc d'utiliser ces fractions peptidiques pour la délivrance de composés bioactifs. Pour confirmer cette propriété, les interactions peptide-peptide impliquées dans la gélification des fractions peptidiques lors de la purification du peptide β-Lg f1-8 doivent être caractérisées afin de valider les mécanismes mis en jeu. Le premier objectif de cette thèse était de comprendre le processus de purification du β-Lg f1-8 et les interactions peptide-peptide impliquées. Pour cela, les fractions peptidiques obtenues lors des étapes de production du peptide β-Lg f1-8 ont été caractérisées en termes de profils peptidiques, de taux de pureté du peptide β-Lg f1-8 et de la capacité de gélification de chaque fraction. De manière générale, la pureté du β-Lg f1-8 était améliorée en augmentant le nombre de lavages. Néanmoins, malgré les faibles proportions en β-Lg f1-8 obtenues lors des premiers stades de lavage, la formation d'un hydrogel était tout de même constatée. Deux autres peptides (β-Lg f15-20 et β-Lg f41-60) identifiés dans des proportions importantes pourraient être impliqués dans la formation d'hydrogel. Il a été démontré qu'aux premiers stades de lavage, des interactions entre les différents peptides permettaient la formation d'un gel. À l'inverse, lorsque la pureté du β-Lg f1-8 était maximale, un cas particulier de gélification correspondant à l'auto-assemblage a été constaté. Le deuxième objectif de cette thèse visait à étudier l'impact de la concentration peptidique, de la température, du pH et de la concentration en β-Lg f1-8 sur la formation d'un hydrogel par une fraction peptidique issue de l'hydrolyse trypsique d'un isolat de protéines du lactosérum. De plus, l'impact des peptides β-Lg f15-20 et β-Lg f41-60 sur la formation de l'hydrogel par auto-assemblage du peptide β-Lg f1-8 a été déterminé. La formation d'hydrogel par les hydrolysats de protéines du lactosérum résultait d'un équilibre entre les liaisons hydrogène et les interactions hydrophobes et électrostatiques. Les interactions entre les peptides β-Lg f15-20 et β-Lg f41-60 et le peptide β-Lg f1-8 avaient un impact négatif sur l'auto-assemblage du β-Lg f1-8. Grâce aux résultats générés, un mécanisme pour la gélification des fractions peptidiques a été proposé. Le troisième objectif consistait à évaluer la capacité de l'hydrogel de peptide de lactosérum à piéger la curcumine, et à la protéger lors d'une digestion gastro-intestinale en système de digestion statique in vitro. Les résultats obtenus ont été comparés à ceux générés pour un gel d'isolat de protéines sériques (IPL). Une efficacité de piégeage de la curcumine de 91% dans l'hydrogel peptidique a été obtenue contre 99,9% pour le gel d'IPL. À la fin de la digestion intestinale, la rétention de la curcumine était de 98% dans l'hydrogel peptidique, alors qu'elle était de 90% pour le gel d'IPL. Contrairement à ce dernier, la préservation du réseau de nanofibres, et donc des interactions hydrophobes peptide-curcumine au cours de la digestion intestinale, pouvait expliquer cette plus faible libération de curcumine. Les travaux de cette thèse ont donc mis en évidence la capacité de formation d'hydrogel par des fractions peptidiques lors des étapes de purification du peptide β-Lg f1-8. Par ailleurs, la compréhension des mécanismes mis en jeu au cours de la formation d'hydrogel par des fractions peptidiques issues d'une hydrolyse d'un IPL a pu être significativement améliorée afin de proposer une application potentielle de ces fractions peptidiques comme système de piégeage de la curcumine. Finalement, cette étude a permis d'améliorer la compréhension de la libération de la curcumine par la β-lactoglobuline. En conséquence ces différentes conclusions représentent une contribution novatrice pour le développement de nanostructures issues de peptides naturels constituant des systèmes de délivrance de composés bioactifs. / Self-assembling peptides have recently attracted attention in the nanotechnology sector. They can form specific nanostructures with the ability to trap bioactive molecules and enhance their stability during gastro-intestinal digestion. Several works showed that the self-assembling peptide β-Lg f1-8 generated by the tryptic hydrolysis of a whey protein isolate (WPI) could form hydrogels after concentration and purification by membrane filtration and wash steps. Despite the non-optimized purification rate of β-Lg f1-8 reached during the different processing steps, a complex mixture of peptides was obtained. These peptide fractions formed nanostructures with entrapment capacity of bioactive molecules, particularly hydrophobic compounds. A possible application would be to use these peptide fractions for the bioactive compound delivery. To confirm this property, the peptide-peptide interactions involved in the gelation of peptide fractions during purification of the β-Lg f1-8 peptide need to be characterized in order to validate the mechanisms involved. The first objective of this thesis was to understand the purification process of β-Lg f1-8 and the peptide-peptide interactions involved. Thus, the peptide fractions obtained during the β-Lg f1-8 production were characterized for their peptide profiles, β-Lg f1-8 purity and the gelation capacity of each fraction. Overall, the relative proportion of β-Lg f1-8 was correlated with the number of wash steps. Nevertheless, despite the low proportions of β-Lg f1-8 obtained for early purification steps, hydrogel formation was observed. Two other peptides (β-Lg f15-20 and β-Lg f41-60) identified in significant proportions could be involved in hydrogel formation. At the beginning of the purification steps, interactions between peptides with the capacity to form gel were observed. On the contrary, when the purity of β-Lg f1-8 was maximal, gels were produced by self-assembling of β-Lg f1-8. The second objective of this thesis was to investigate the impact of peptide concentration, temperature, pH and β-Lg f1-8 concentration on hydrogel formation by a peptide fraction from the tryptic hydrolysis of a WPI. In addition, the impact of β-Lg f15-20 and β-Lg f41-60 peptides on the β-Lg f1-8 self-assembling was determined. Hydrogel formation by whey protein hydrolysates involved a balance between hydrogen bonds and hydrophobic and electrostatic interactions. The presence of the β-Lg f1-8 peptide initiated gelation by increasing the nanofiber density. Interactions between the β-Lg f15-20 and β-Lg f41-60 peptides and β-Lg f1-8 had a negative impact on β-Lg f1-8 self-assembling. Thanks to the results generated, a mechanism for the peptide fractions gelation was proposed. The third objective was to assess the ability of the whey peptide hydrogel to trap curcumin, widely used as a model hydrophobic bioactive compound, and to protect it from gastro-intestinal digestion in a static in vitro digestion system. The results obtained were compared with those obtained for a whey protein isolate gel. A curcumin entrapment efficiency of 91.0% was obtained in the peptide hydrogel versus 99.9% for the WPI gel. At the end of the intestinal digestion, curcumin retention was 98% in the peptide hydrogel, compared to 90% for the whey protein gel. In contrast to the whey protein gel, the preservation of the nanofiber network, and thus of hydrophobic peptide-curcumin interactions during intestinal digestion, could explain this lower curcumin release. The works carried out in this thesis showed that hydrogel formation occurred with peptide fractions obtained during the purification steps of β-Lg f1-8. Furthermore, understanding of the mechanisms involved in hydrogel formation by peptide fractions derived from hydrolysis of a WPI has been significantly improved to propose a potential application of these peptide fractions as curcumin trapping systems. Finally, this study has improved our understanding regarding the curcumin release from β-lactoglobulin. Consequently, this findings represent a relevant contribution to the development of nanostructures derived from natural peptides for bioactive compounds delivery systems.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:LAVAL/oai:corpus.ulaval.ca:20.500.11794/131344 |
| Date | 22 January 2024 |
| Creators | Pimont Farge, Mathilde Garance Hélène |
| Contributors | Doyen, Alain, Pouliot, Yves, Suwal, Shyam |
| Source Sets | Université Laval |
| Language | French |
| Detected Language | French |
| Type | COAR1_1::Texte::Thèse::Thèse de doctorat |
| Format | 1 ressource en ligne (xviii, 157 pages), application/pdf |
| Rights | http://purl.org/coar/access_right/c_abf2 |
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