Les scientifiques développent un échafaudage de culture cellulaire à base de plantes pour une viande cultivée moins chère et plus durable

01 mai 2023 (Actualités Nanowerk) Une équipe de recherche de l'Université nationale de Singapour (NUS) a utilisé avec succès des protéines végétales communes pour imprimer en 3D un échafaudage de culture cellulaire comestible, permettant ainsi de servir sur la table de la viande cultivée en laboratoire plus abordable et plus durable. À mesure que les consommateurs deviennent plus conscients des ramifications environnementales et éthiques de leur alimentation, la viande cultivée en laboratoire, également connue sous le nom de viande cultivée ou viande cellulaire, devient une source de protéines alimentaires de plus en plus populaire. La viande cultivée est produite en prélevant des cellules musculaires squelettiques d'animaux et en les cultivant sur des constructions tridimensionnelles appelées échafaudages, qui fournissent un soutien structurel à mesure que les cellules se multiplient et se développent en tissus. Cependant, les échafaudages de culture cellulaire sont généralement fabriqués à partir de matériaux synthétiques ou d’origine animale, qui sont soit trop chers, soit non comestibles. À la recherche d’une alternative, l’équipe dirigée par le professeur Huang Dejian, chef adjoint du département des sciences et technologies alimentaires de la NUS, s’est tournée vers les protéines végétales, connues pour être biodégradables et biocompatibles avec les cellules animales. Fondamentalement, les protéines végétales satisfont également aux exigences courantes en matière de consommation alimentaire, ce qui rend le support obtenu adapté à la culture de la viande. "En utilisant des prolamines de céréales facilement disponibles comme biomatériaux pour la technologie d'impression 3D de haute précision, nous ouvrons une nouvelle méthode de fabrication d'échafaudages comestibles et structurés pour produire des tranches de viande musculaire cultivées aux qualités fibreuses", a déclaré le professeur Huang. Les travaux de l’équipe, conformément à la volonté de NUS de produire des recherches de pointe sur le développement durable, ont été publiés dans la revue Matériaux avancés (“3D-Printed Prolamin Scaffolds for Cell-Based Meat Culture”). Porc de culture cultivé à l'aide d'échafaudages de culture de cellules comestibles. (Image : Université nationale de Singapour)

La fabrication d'un échafaudage comestible

Les prolamines sont une famille de protéines végétales de stockage qui, en raison de leur profil spécifique en acides aminés, ont une faible valeur nutritionnelle. En fait, les prolamines sont générées sous forme de déchets dans les industries de l’amidon et des huiles végétales. Néanmoins, le professeur Huang et son équipe ont exploité ces caractéristiques des prolamines pour proposer une ressource abordable et durable pour la culture de la viande. Plus précisément, les chercheurs ont utilisé des mélanges de prolamines dérivées de farine de maïs, d'orge et de seigle, également appelées respectivement zéines, hordéines et sécalines. Ces mélanges ont ensuite servi d’encre pour l’impression électrohydrodynamique, une technologie d’impression 3D de haute précision couramment utilisée dans les applications biomédicales. Pour évaluer si les constructions de prolamine étaient adaptées à la culture de la viande, elles ont été immergées dans le milieu de culture cellulaire et inspectées sept jours plus tard pour examiner tout changement structurel. Au microscope électronique à balayage, les échafaudages ont conservé leur structure et ne se sont pas effondrés, bien que de multiples trous se soient développés sur leurs surfaces. Selon les chercheurs, cependant, ces pores sont plus probablement le résultat d’enzymes sécrétées par les cellules cultivées plutôt que la preuve de faiblesses structurelles. Pour que les échafaudages soient utiles à la culture de la viande, ils doivent être biocompatibles avec les cellules musculaires des animaux d’élevage, ce qui signifie qu’ils doivent pouvoir accueillir ces cellules et soutenir leur croissance et leur développement. Pour tester cela, le professeur Huang et son équipe ont ensemencé les constructions de prolamine avec des cellules souches provenant de muscles squelettiques de porc et ont mesuré la prolifération cellulaire au cours des jours suivants. Ils ont constaté que les cellules se divisaient considérablement sur les échafaudages, atteignant un nombre maximum 11 jours après avoir été inoculées. Les cellules souches se sont développées de manière comparable dans les échafaudages zéine/hordéine et zéine/sécaline. Il est important de noter que par rapport à un échafaudage standard en polycaprolactone, un outil courant en ingénierie tissulaire, les cellules de porc ensemencées sur les constructions de prolamine ont proliféré beaucoup plus rapidement, démontrant que l'échafaudage à base de protéines végétales était plus réalisable pour la production de viande cultivée que les polymères synthétiques standards. « Les échafaudages fabriqués à partir de protéines végétales sont comestibles et possèdent des séquences peptidiques diverses et variables qui peuvent faciliter la fixation des cellules, induire la différenciation et accélérer la croissance de la viande. En revanche, les supports synthétiques tels que les billes de plastique utilisées pour la viande cultivée n’ont aucun groupe fonctionnel, ce qui rend difficile la fixation et la prolifération des cellules animales. De plus, les échafaudages synthétiques ne sont pas comestibles et des étapes supplémentaires sont nécessaires pour séparer les échafaudages de la culture de viande », a expliqué le professeur Huang. Pour prouver le concept, l’équipe de recherche a tenté de produire une véritable tranche de viande en cultivant des cellules souches de peau de porc sur un échafaudage zéine/sécaline, puis leur a permis de se différencier ou de mûrir en muscle. L’extrait de betterave a été utilisé pour simuler la couleur rougeâtre de la viande. Leur expérience s'est avérée être un succès. En 12 jours, l’équipe de recherche a pu cultiver une viande dont la texture et l’apparence générale étaient similaires à celles de la vraie viande animale. "Étant donné que l'échafaudage était comestible, aucune procédure spéciale ou supplémentaire n'était nécessaire pour l'extraire du produit final", explique le professeur Huang.

Développements ultérieurs

Le professeur Huang et son équipe travaillent activement au perfectionnement de la technologie basée sur les protéines végétales. Par exemple, d’autres études sont nécessaires pour mieux déterminer comment la structure et la composition particulières des constructions de prolamine pourraient avoir un impact sur la croissance des cellules souches animales et sur la manière dont elles forment le tissu musculaire. "De plus, nous devons garantir que les produits carnés obtenus sont prêts à être commercialisés, avec des profils de sécurité qui satisferont aux exigences réglementaires rigoureuses et des compositions nutritionnelles qui répondront aux besoins alimentaires recommandés", explique le professeur Huang. « Bien sûr, ils doivent aussi être appétissants. La saveur, l’arôme et la texture doivent être soigneusement calibrés pour rivaliser avec les produits carnés d’élevage traditionnel.

• Contenu propulsé par le référencement et distribution de relations publiques. Soyez amplifié aujourd'hui.
• PlatoAiStream. Intelligence des données Web3. Connaissance Amplifiée. Accéder ici.
• Frapper l'avenir avec Adryenn Ashley. Accéder ici.
• La source: https://www.nanowerk.com/news2/biotech/newsid=62921.php