Le glycérol est un polyol fondamental utilisé comme cryoprotecteur et agent stabilisant en biochimie et en biologie moléculaire. Il est apprécié pour sa forte viscosité et sa grande capacité de formation de liaisons hydrogène, qui contribuent à préserver la conformation et l’intégrité fonctionnelle des biomolécules sous des conditions de stress physique et chimique.

Propriétés chimiques

Le glycérol (C₃H₈O₃ ; 1,2,3-propanetriol) comporte trois groupes hydroxyle liés à une chaîne carbonée à trois atomes de carbone. Cette structure lui confère une miscibilité complète avec l’eau, un point d’ébullition de 290°C et une viscosité dynamique de 1,49 Pa·s à 20°C. Avec une constante diélectrique d’environ 42,5 et de multiples sites donneurs et accepteurs de liaisons hydrogène, le glycérol interfère avec la formation des cristaux de glace tout en maintenant les couches d’hydratation autour des macromolécules. Il est non toxique et hygroscopique ; le glycérol de qualité laboratoire (>99 % de pureté) présente de faibles niveaux d’endotoxines adaptés aux applications cellulaires sensibles.

Applications en biochimie

En biochimie des protéines, des concentrations de glycérol comprises entre 10 et 50 % sont couramment utilisées pour stabiliser les enzymes lors de la purification et du stockage à long terme. Il prévient l’agrégation protéique à −20°C en favorisant la vitrification (formation d’un état vitreux) et atténue les contraintes structurales lors des cycles de congélation–décongélation ou de lyophilisation.

En biologie moléculaire, 5 à 15 % de glycérol sont incorporés dans les mélanges réactionnels de PCR afin d’améliorer la processivité de la Taq polymérase, notamment pour les matrices riches en GC. Il est également utilisé à 5–10 % dans les tampons de dépôt sur gel pour augmenter la densité des échantillons et améliorer la résolution des bandes lors de l’électrophorèse.

Dans la recherche sur les lipides, le squelette glycérol constitue la base structurale des phospholipides dans les systèmes modèles de membranes. En cryo-microscopie électronique (cryo-EM), des concentrations de 2 à 10 % sont utilisées pour incorporer des virus et d’autres complexes macromoléculaires tout en limitant les artefacts liés à la déshydratation.