L’agarose est un polysaccharide galactan linéaire purifié dérivé de l’agar, extrait d’algues marines rouges (Rhodophyta, notamment les genres Gracilaria et Gelidium). Elle est largement reconnue pour sa capacité à former des gels thermoréversibles, essentiels en biologie moléculaire et en biotechnologie.

Structure moléculaire

L’agarose est constituée d’unités disaccharidiques répétées d’agarobiose, composées de D-galactose lié en β-(1→4) au 3,6-anhydro-L-galactopyranose en α-(1→3), formant des chaînes polymériques linéaires non chargées d’environ 800 résidus galactose, correspondant à une masse moléculaire moyenne d’environ 120 kDa. La présence du pont 3,6-anhydro confère une rigidité conformationnelle à l’ossature du polymère, favorisant la formation de doubles hélices qui s’agrègent ensuite en fibres quasi rigides de 20 à 30 nm de diamètre par l’intermédiaire de liaisons hydrogène étendues.

Gélification et propriétés physicochimiques

Lorsqu’elle est dissoute dans l’eau bouillante à des concentrations généralement comprises entre 1 et 3 % (m/v), l’agarose subit une transition sol–gel réversible lors du refroidissement, formant un réseau hydrogel tridimensionnel présentant des tailles de pores comprises entre 50 et 200 nm, inversement corrélées à la concentration en polymère. La stabilisation du gel est principalement assurée par des liaisons hydrogène inter-hélices. Les gels d’agarose présentent une hystérésis thermique, fondant à des températures supérieures à 80–95 °C et se solidifiant entre 35 et 45 °C. Ils se caractérisent par une grande clarté optique, une faible électroendosmose (EEO < 0,1 %) et une teneur minimale en sulfates (< 0,2 %), paramètres influençant directement la pureté et les performances de tamisage électrophorétique. En outre, l’agarose est stable dans une plage de pH de 4 à 9, supporte l’autoclavage et présente une excellente biocompatibilité sans immunogénicité détectable.

Applications biomédicales

Les hydrogels d’agarose sont largement utilisés comme matrices inertes pour l’encapsulation cellulaire en ingénierie tissulaire, comme systèmes de libération contrôlée de médicaments par diffusion, et comme composants structuraux de bio-encres pour la bio-impression tridimensionnelle. Leurs propriétés mécaniques peuvent être modulées sur une large plage (environ 0,1 à 100 kPa) et ils présentent un comportement rhéofluidifiant favorable aux techniques de fabrication par extrusion. Des dérivés chimiquement modifiés, tels que l’agarose méthacrylée, permettent la réticulation photo-induite et la production d’échafaudages mécaniquement stables soutenant des processus cellulaires spécialisés, notamment la différenciation chondrogénique et la culture de cellules neuronales.