Comment fabrique-t-on les peptides (SPPS)

Pourquoi un support solide résout le problème

Un peptide est une chaîne d'acides aminés dans un ordre précis. Construire cette chaîne à la main dans une solution est difficile, car après chaque couplage il faut séparer le produit intermédiaire des restes de réactif. Cela coûte du temps et une perte à chaque étape. La percée de la SPPS a été une idée simple : fixer le peptide en croissance à une bille insoluble, une résine. On peut alors simplement rincer les réactifs en excès, tandis que le peptide reste en place.

Robert Bruce Merrifield a conçu cette approche, pour laquelle il a reçu en 1984 le prix Nobel de chimie. Depuis, la SPPS est la méthode standard pour fabriquer des peptides dans les laboratoires. Elle a rendu le procédé assez fiable pour être automatisé par des machines.

Le cycle répété étape par étape

La SPPS est une boucle que l'on répète autant de fois qu'il y a d'acides aminés. Chaque acide aminé entre dans le processus avec un capuchon protecteur temporaire sur son extrémité couplable, afin de ne pas réagir au mauvais moment. Le cycle comporte deux étapes centrales qui alternent.

D'abord la déprotection, au cours de laquelle le capuchon protecteur est retiré de l'acide aminé situé au sommet de la chaîne, de sorte qu'une extrémité libre apparaît. Puis le couplage, au cours duquel l'acide aminé suivant, activé par une substance auxiliaire, est fixé à cette extrémité libre. Ensuite, on rince tout et le cycle recommence pour l'acide aminé suivant.

Protection et activation

Le secret d'une synthèse propre réside dans la protection. Les acides aminés ont plusieurs endroits qui peuvent réagir, et l'on ne veut coupler qu'à un seul endroit à la fois. C'est pourquoi chaque acide aminé porte des groupes protecteurs sur les endroits qui doivent rester intacts. La stratégie la plus utilisée s'appelle Fmoc, du nom du groupe protecteur retiré après chaque étape.

L'activation est l'autre moitié. Un acide aminé ne se couple pas assez vite de lui-même, aussi son côté couplable est-il stimulé chimiquement par un réactif d'activation. Cela accélère la réaction et fait que le couplage réussit dans une large mesure. Plus le taux de réussite par étape est élevé, plus le produit final est pur.

Détacher et purifier

Une fois la séquence complète construite, le peptide doit être retiré de la résine et tous les groupes protecteurs permanents doivent être ôtés. Cela se produit dans une étape de clivage, souvent avec un acide fort. Ce qui reste est le peptide brut, un mélange du produit souhaité et de petites quantités de sous-produits formés au cours des nombreuses étapes.

Vient ensuite la purification, généralement par HPLC. Celle-ci sépare le peptide souhaité des sous-produits. Après la purification, le peptide est contrôlé, entre autres par spectrométrie de masse pour confirmer le poids moléculaire et par HPLC pour mesurer la pureté. Ces résultats figurent sur le certificat d'analyse.

Limites et chaînes plus longues

La SPPS fonctionne excellemment pour les chaînes courtes à moyennes. À chaque couplage, une toute petite quantité se perd, et ces pertes s'accumulent. Pour les peptides ou protéines très longs, le rendement diminue donc et la purification devient plus difficile. Pour ces cas existent d'autres voies, comme le couplage de morceaux plus courts entre eux ou la production biologique par des cellules.

Pour la plupart des peptides de recherche sur le marché, la SPPS reste toutefois la méthode de cheval de trait. Elle est prévisible, facile à automatiser et fournit un matériau dont l'identité peut être confirmée par des tests standard.