Stabilisation de l'hémoglobine par les solvants organiques : étude de l'auto-oxydation et de la dénaturation thermique

par Naïma Nedjar

Thèse de doctorat en Génie Enzymatique, Bioconversion et Microbiologie

Sous la direction de Didier Guillochon.

Soutenue en 1991

à Compiègne , dans le cadre de École doctorale 71, Sciences pour l'ingénieur (Compiègne) .

mots clés

• Hémoglobine
• Oxyhémoglobine
• Oxydation
• Solvants organiques
• Stabilisants
• Résonance paramagnétique électronique
• Glutaraldéhyde
• Cinétique chimique
• Polymérisation

Résumé

Les potentialités technologiques des solutions d'hémoglobine comme transporteur d'oxygène sont nombreuses : approvisionnement en oxygène des réacteurs biologiques, préparation de substituts du sang,…Cependant, l'obstacle majeur pour la mise en œuvre des solutions d'hémoglobine dans le domaine médical ou biologique, est l'auto-oxydation du fer héminique pendant la préparation, le stockage et l'utilisation. L'effet de cinquante six solvants, choisis parmi ceux de la classification de Parker, a été étudié sur les cinétiques d'auto-oxydation de l'hémoglobine humaine dans des conditions non dénaturantes. Parmi ces solvants, 27 d'entre eux présentent des vitesses d'auto-oxydation réduites comparées aux vitesses d'auto-oxydation dans l'eau. Les solvants ayant un effet fortement stabilisant de l'hémoglobine étaient : le glycérol, les glycols et les alcools. L'effet de ces solvants hydro-alcooliques pourrait être expliqué en tenant compte de la solvatation de la globine par les molécules d'eau. Ainsi, les solvants qui tendraient à réduire cette solvatation en structurant les molécules d'eau, et qui contracteraient peu d'interactions hydrophobes avec la protéine, empêcheraient l'auto-oxydation de l'hémoglobine. L'étude des cinétiques d'auto-oxydation et de dénaturation réalisée avec l'hémoglobine humaine et bovine, en présence des mélanges hydro-alcooliques, a montré qu'il existe une température (température isocinétique) ou pour tous les solvants, la vitesse d'auto-oxydation ou de dénaturation est la même que l'eau. Nous avons montré que ces solvants n'avaient pas modifié l'affinité de l'hémoglobine pour l'oxygène. Enfin des études par R. P. E. Ont permis de montrer que l'effet des solvants sur l'environnement immédiat de l'atome de fer était opposé à celui déjà observé dans le cas de la copolymérisation de l'hémoglobine par le glutaraldehyde qui s'accompagne d'une augmentation importante de la vitesse d'auto-oxydation et d'une diminution de la distance HIs proximale-oxygène.

Titre traduit

Stabilization of hemoglobin by organic solvent : study of autoxidation and of thermal denaturation

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