L’agarose, un hydrogel qui flambe

L’agarose est un biopolymère naturel extrait des algues rouges et très largement utilisé par l’industrie agro-alimentaire et en microbiologie. En solution dans l’eau et à température ambiante, ce polymère prend la forme d’hélices qui s’agrègent en brins semi-flexibles qui eux-mêmes se connectent pour former un réseau tridimensionnel. C’est ce réseau qui confère à l’agarose son pouvoir gélifiant même pour de très faibles quantités de biopolymère dans l’eau (dès 0.1g%). Le réseau d’agarose forme des pores de grande taille, de quelques dizaines de nm au µm, bien plus grands que ceux obtenus pour d’autres polymères gélifiants, et constitue un environnement naturel particulièrement adapté à la croissance des bactéries et des micro-organismes. La microbiologie a donc principalement recours à des hydrogels à base d'agarose comme supports des milieux de culture cellulaire et leur comportement mécanique et rhéologique conditionne directement la tenue de ces milieux dans le temps.

Une équipe du Centre de recherche Paul Pascal (CNRS/Université de Bordeaux) a récemment étudié la rhéologie de ces hydrogels sous compression uni-axiale sur une plage étendue de vitesses de chargement et sous cisaillement dynamique de faible amplitude pour des concentrations variables en agarose. Pour de faibles taux de compression de l’ordre de quelques pourcents (contre plusieurs dizaines de pourcents pour les autres types de gels), les hydrogels d’agarose se comportent de manière essentiellement élastique. Au-delà d’un très faible seuil de compression, les chercheurs ont pour la première fois mis en évidence un flambage mécanique (instabilité élastique) de ces réseaux semi-flexibles par affaissement des brins ou des pores, exactement à l’image d’une éponge immergée et compressée dans l’eau. Qui plus est, le seuil critique de déformation à l’origine du flambage du réseau et de la sortie de l’eau du gel décroît avec le temps et le flambage peut même se manifester sur le long terme en l'absence de contrainte externe, un phénomène préjudiciable à la durée de vie des milieux de culture cellulaire. Ces résultats, publiés dans la revue Rheologica Acta, permettent de comprendre et potentiellement adapter la réponse non linéaire complexe de ces hydrogels de biopolymère sous sollicitation mécanique.