Os bovin : vers la fin du gaspillage ?

Contexte

L’os est un matériau composite constitué d’une phase minérale (60 % en poids), principalement du phosphate de calcium, et d’une phase organique (30 %), majoritairement du collagène, le reste étant de l’eau. Sa structure est très complexe, articulée sur 5 échelles, du niveau atomique à celui macroscopique, où chacun est responsable de propriétés biologiques, mécaniques et thermiques de l’os. Celles-ci sont recherchées dans plusieurs domaines, à savoir matériaux, médecine, agriculture, énergie, alimentation fonctionnelle, et industrie alimentaire/pharmaceutique. Toutefois, l’os est toujours sous-valorisé ou utilisé à faible valeur ajoutée. La raison est à rechercher dans l’absence de procédés performants, capables de considérer la complexité de l’os, de préserver les fonctionnalités de ses composés, de garantir des rendements significatifs à un coût raisonnable, et d’être conformes aux règlements en vigueur. Grâce à la compréhension de la réactivité de l’os aux échelles les plus petites, un procédé innovant a été mis au point.

Résultats

Ce procédé permet l’augmentation significative du rendement de collagène à l’état natif et la récupération de la quasi-totalité de la matière minérale. Les protéoglycanes, molécules d’intérêt en médecine, ont été récupérés également. Plusieurs paramètres ont été analysés : pH (acide à neutre), température (réfrigération, ambiante, physiologique), force ionique (absente, physiologique), configuration (multicycle, monocycle) et fluidodynamique (statique, agité). Des solvants et des sels de grade alimentaire ont été employés. Parmi les paramètres, pH et température gouvernent l’extraction du collagène et des minéraux ; la force ionique celle des protéoglycanes. L’extraction à cycle unique en régime agité permet d’augmenter le rendement tout en réduisant la durée du procédé. Grâce à l’action antiseptique des acides utilisés, l’extrait ne contient aucun des microorganismes susceptibles de le contaminer.

Perspectives

Ce procédé pourrait permettre de mieux valoriser l’os. Les performances de l’extrait, testées en contexte industriel en tant qu’additif en plasturgie et comme source de phosphore à haute biodisponibilité, se sont avérées très prometteuses. En outre, l’utilisation comme supplément de calcium biodisponible pourrait être envisageable en cas de carence chez l'homme, l'animal, et les sols. L'extrait pourrait également être utilisé comme conservateur et additif, à l'instar du produit E341(iii) – phosphate tricalcique, pour le secteur alimentaire et pharmaceutique. Dans le domaine médical, plusieurs produits de comblement osseux commerciaux sont constitués d’un mélange de collagène et de phosphate de calcium. La montée en échelle du procédé développé permettra d’affiner les conditions opératoires et le coût de production.

Ce projet a été financé par le département Transform via l'ANS 2BConnective (2018-2019).

Valorisation

Brevet WO2021180806A1 : Process for producing compounds of interest from at least one mineralized connective tissue, and compounds of interest derived from this production process. World Intellectual Property Organization reference

Contact : Vincenza Ferraro, équipe Bio4ACS