Hautes Pressions et Biosciences
Aspects scientifiques de l'application du paramètre thermodynamique "pression"
- L'énergie développée par application de la pression
La principale caractéristique de la pression est la faible énergie développée durant son application. La comparaison avec le paramètre température montre que, lors de l'accroissement de température d'un litre d'eau de 20°C à 25°C, on dépense la même énergie que lors de sa compression de 1 bar à 4000 bar.
Il en découle que la pression ne peut altérer que les liaisons faibles. Néanmoins, compte tenu que l'application de la pression ne peut conduire qu'à une diminution de volume, seules les liaisons faibles caractérisées par une valeur négative de V [si V est la différence de volume entre l'état final (liaison altérée) et l'état initial (liaison non modifiée)] seront altérées. Il s'ensuit que, parmi les liaisons faibles, ce sont tout particulièrement les liaisons électrostatiques et les interactions hydrophobes qui sont modifiées. En revanche, les liaisons de type "hydrogène" (V légèrement positif) ne sont pas modifiées, voire renforcées.
- Impact des "hautes pressions" en biosciences.
La pression développant peu d'énergie, ce paramètre est parfaitement adapté au traitement des systèmes biologiques dont la fonctionnalité est souvent régie par des équilibres mettant en œuvre des énergies faibles.
La pression conduit à l'inactivation de la plupart des micro-organismes pathogènes (bactéries, levures, moisissures, virus, etc). Le mécanisme d'action implique tout d'abord la membrane mais la pression altère également d’autres constituants indispensables à la survie des pathogènes (telles que des protéines clés de leur métabolisme).
Remarque: Une étude récente menée par les membres de l'équipe R&D actuelle de HPBioTECH a montré que l’inactivation de deux espèces bactériennes (une barorésistante : Staphylococcus aureus ; et une plus sensible à la pression : Pseudomonas aeruginosa) était irréversible.
Le mécanisme de dénaturation des protéines sous pression implique principalement les interactions hydrophobes. Comme seules les liaisons faibles sont altérées, c'est principalement la structure tertiaire qui est modifiée mais la chaine d'acides aminés constituée de liaisons fortes n'est pas touchée.
La plupart des applications des "hautes pressions" dans le domaine des biosciences associe ces deux aspects.
