Comment induire une séparation sélective de peptides antimicrobiens par électrodialyse avec membrane de filtration?

Aurore Cournoyer^1,2, Gaétan Daigle³, Mathieu Bazinet⁴, Jacinthe Thibodeau^1,2 et Laurent Bazinet^1,2

¹Department of Food Science and Laboratoire de Transformation Alimentaire et Procédés ÉlectroMembranaires (LTAPEM, Laboratory of Food Processing and Electromembrane Process), Université Laval, Québec, G1V 0A6, Canada

² Institute of Nutrition and Functional Foods (INAF), Université Laval, Québec, G1V 0A6, Canada

3 Department of Mathematics and Statistics, Faculty of Sciences and Engineering, Université Laval, Québec, QC, Canada, G1V 0A6

⁴ Department of computer science and software engineering, Faculty of Sciences and Engineering, Université Laval, Québec, QC, Canada, G1V 0A6

Le sang porcin est un coproduit majeur des abattoirs. Suite à sa centrifugation, la partie précipitée appelée cruor est composée majoritairement d’une protéine, soit l’hémoglobine. Après hydrolyse enzymatique de l’hémoglobine, une grande variété de peptides est obtenue dont notamment des peptides antimicrobiens. Le procédé d’électrodialyse avec membrane d’ultrafiltration (EDUF) a été utilisé pour la production de fractions concentrées en peptides actifs. La capacité à concentrer les peptides, tels que le TSKYR de ce procédé a été démontrée par le passé. La présente étude visait à évaluer les effets de différents modes de courant électrique (champ électrique pulsé (CÉP) et inversion de polarité (IP)) sur la migration sélective des peptides. L’EDUF a été utilisée dans une configuration cationique avec une membrane d’UF ayant un seuil de coupure de 50 kDa. Ainsi, la condition de courant continu (CC) a été comparée avec des combinaisons différentes d’impulsion/pause ou inversion à un ratio 1 et 10 pour le CÉP et l’IP. Les populations peptidiques retrouvées dans les compartiments de récupération ont été analysées à l’aide d’une UPLC-MS/MS et les abondances relatives des peptides en fonction des modes de courant ont été comparées. Une analyse en composante principale (ACP) et une carte de chaleur ont été réalisées pour déterminer les groupes potentiels de peptides et pour évaluer l’impact des modes de courant sur la population peptidique. Il s’est avéré que l’IP ratio 1 a permis l’obtention des populations de peptides migrés les plus significativement différentes suivie du CÉP ratio 1. Les populations de peptides migrés pour les CÉP et IP ratio 10, et le CC étaient similaires. Une analyse discriminante linéaire (ADL) basée sur les différents groupes formés et sur six caractéristiques physico-chimiques des peptides a permis de conclure que les différences principales pouvaient être expliquées par la charge à pH 9, la masse moléculaire, et le ratio masse/charge. En effet, les CC, CÉP et IP à un ratio 10 permettent principalement la migration de peptides cationiques tel que prévu, tandis que le IP à un ratio 1 permet la migration de certains peptides anioniques à masses moléculaires élevées dû à la courte inversion de polarité. Pour le PEF à un ratio 1, la population peptidique, composée majoritairement de peptides cationiques, a été expliquée, d’une façon moindre, par la masse et le ratio masse/charge. Des essais préliminaires en intelligence artificiel via une approche d'arbre de décision ont permis de discriminer plus précisément l'impact des caractéristiques physicochimiques des peptides sur leur migration en fonction des conditions de courant. L'ensemble de ces résultats suggèrent que le mode de courant ainsi que la combinaison impulsion/pause ou inversion affectent fortement la sélectivité de la migration durant le traitement d’EDUF et qu’ils peuvent, par conséquent, avoir un impact sur la bioactivité finale des fractions obtenues. Les prochaines étapes de cette étude seront d’évaluer les activités antimicrobiennes des fractions produites dans les différents modes de courant.