Nanofibrilles de protéines de lactosérum chargées de nanoparticules de fer :les chercheurs de l'ETH développent un nouveau moyen très efficace d'enrichir en fer les aliments et les boissons.

Environ 1,2 milliard de personnes dans le monde souffrent de carence en fer, avec des femmes plus touchées que les hommes. En Europe, une femme sur cinq vers l'âge de 20 ans souffre d'une carence en fer. Les symptômes typiques comprennent une diminution des performances au travail, fatigue, anémie et maux de tête.

Augmenter les niveaux de fer par l'alimentation ou les suppléments est délicat, car le fer doit être sous une forme que le corps est capable d'absorber avec succès. Le fer est aussi un oligo-élément qui peut altérer la couleur, le goût et l'odeur des aliments auxquels il est ajouté, le rendant beaucoup moins appétissant.

Association de fibres protéiques et de nanoparticules de fer

Les deux professeurs de l'ETH Raffaele Mezzenga et Michael B. Zimmermann du Département des sciences et technologies de la santé ont découvert une nouvelle façon de fortifier les aliments et les boissons en fer :avec un matériau hybride composé de nanofibrilles de protéines de lactosérum comestibles et de nanoparticules de fer. L'étude pertinente produite par la doctorante de Mezzenga Yi Shen en collaboration avec la doctorante de Zimmermann Lidija Posavec vient d'être publiée dans la revue Nature Nanotechnologie .

Les nanofibrilles de protéines sont formées en dénaturant la protéine de lactosérum native en les chauffant à 90°C, et en les hydrolysant davantage dans un acide fort jusqu'à ce qu'ils forment les filaments protéiques finaux. Plusieurs filaments de protéines s'organisent alors en nanofibrilles de protéines plus épaisses.

Les chercheurs ont combiné ces nanofibrilles avec des nanoparticules de fer qui peuvent être facilement absorbées par l'organisme. Pour produire ces nanoparticules, les chercheurs ont mélangé du chlorure ferrique (FeCl3) directement avec les nanofibrilles de protéines dans la même solution acide, créant des nanoparticules de fer de 20 nanomètres qui se sont immédiatement liées à la surface des nanofibrilles de protéines et ont été efficacement stabilisées. C'est une astuce clé, comme normalement les nanoparticules de fer ne sont pas stables :elles ont tendance à s'agglomérer rapidement et à former des agrégats qui ne peuvent pas être facilement mélangés dans des aliments ou des boissons.

Carence en fer rapidement surmontée

Pour tester l'efficacité du nouveau composé de fer, les scientifiques l'ont administré à des rats présentant une carence en fer après avoir reçu un régime pauvre en fer. La nouvelle préparation a guéri la carence en fer des animaux et l'anémie associée tout aussi efficacement que le sulfate de fer (FeSO4), le supplément de fer le plus couramment utilisé chez l'homme ; FeSO4, cependant, provoque souvent des changements sensoriels indésirables dans les aliments.

Le nouveau supplément a également été facilement digéré. Comme les auteurs l'ont montré dans une expérience in vitro ad hoc, les enzymes dans l'estomac des rats ont entièrement digéré les nanofibrilles de protéines de lactosérum. En outre, des conditions acides comme dans l'estomac ont dissous les nanoparticules de fer en ions de fer, qui peut ensuite être rapidement absorbé dans le sang et utilisé pour produire de nouveaux globules rouges.

Les nanofibrilles de protéines de lactosérum enrobées de fer peuvent être administrées sous forme de poudre ou de liquide, et le nouveau composé peut être facilement ajouté à différents types d'aliments sans affecter leur goût, leur odeur ou leur couleur.

Pas d'effets secondaires jusqu'à présent

Pour identifier les risques potentiels et les effets secondaires, les chercheurs ont effectué des tests microscopiques sur le cerveau des rats, cœur, reins et autres organes, après avoir mangé les nanofibrilles pendant 2 semaines. Ils se sont particulièrement intéressés aux nanofibrilles de protéines de lactosérum, qui n'ont jamais été utilisés dans des aliments ou des compléments alimentaires auparavant. D'un point de vue structurel, ces structures sont similaires aux fibrilles amyloïdes, qui s'accumulent dans le cerveau et ont été liés à la maladie d'Alzheimer, mais différemment d'eux, dans le cas présent sont constitués de protéines alimentaires comestibles hydrolysées.

Les chercheurs de l'ETH voulaient donc s'assurer que les fibres protéiques non digérées éventuellement contenues dans leur supplément de fer ne s'accumulent pas dans le corps et ne produisent potentiellement des anomalies tissulaires. « En examinant les organes et les tissus des rats, nous n'avons trouvé aucune preuve de nanoparticules ou de nanofibrilles s'accumulant ou provoquant éventuellement des modifications d'organes", dit Mezzenga. Une chose dont il peut être sûr :« Notre nouveau supplément de fer a un énorme potentiel pour lutter avec succès contre la carence en fer de manière économique et efficace ».

Alternative aux produits existants

Les ingrédients utilisés pour fabriquer ce complément alimentaire innovant sont bon marché et abondants. Les protéines de lactosérum sont un sous-produit de l'industrie laitière. Les sels de fer sont également bon marché et facilement disponibles. Comme le processus et les ingrédients sont faciles à travailler, ce complément alimentaire en fer serait également une bonne alternative pour les personnes vivant dans les pays pauvres et plus sujettes aux carences en fer que celles vivant dans les pays occidentaux industrialisés.

Les chercheurs ont déposé un brevet pour leur nouveau produit et sont impatients de discuter avec des partenaires commerciaux pour développer davantage la technologie.