UHJ (Israël) : steak cultivé en laboratoire à moindre coût et à texture comparable
Le secteur de la viande cultivée promet depuis longtemps une alternative écologique et éthique à l’agriculture conventionnelle. Cependant, la viabilité commerciale des morceaux entiers structurés a été limitée par des difficultés techniques et le coût prohibitif des milieux de culture. Les facteurs de croissance, qui déclenchent la multiplication et la différenciation cellulaires, représentent généralement plus de 95 % de ces coûts.
Une équipe de scientifiques israéliens de l’Université hébraïque de Jérusalem a mis au point cette méthode novatrice permettant de réduire considérablement les coûts de production de la viande cultivée. Cette étude montre que le préchargement de matrices de cellulose d’origine végétale avec des facteurs de croissance favorise la prolifération et la différenciation économiques des cellules souches bovines pour la production de viande cultivée. En liant ces protéines essentielles directement à une structure anisotrope et congelée de manière directionnelle, au lieu de les disperser dans un milieu liquide, cette méthode permet d’obtenir un développement tissulaire de haute qualité en utilisant jusqu’à dix fois moins de facteurs coûteux. Après plusieurs semaines de culture et une cuisson à la poêle, les constructions cellulaires présentent des propriétés mécaniques et visuelles partiellement similaires à celles des morceaux de faux-filet traditionnels.
L’étude, co-écrite par Alon Gershkoviz, Joseph Kippen et Yael Gilad, et codirigée par le Pr Oded Shoseyov et le Dr Sharon Schlesinger, en collaboration avec le Pr Ido Braslavaski de la Faculté d’Agriculture, présente un support à base de cellulose, convenant au process alimentaire, qui réduit considérablement le volume de facteurs de croissance coûteux nécessaires à la culture de cellules animales pour la production de viande structurée, comme les steaks.
En intégrant ces protéines essentielles directement dans un support poreux spécialisé, au lieu de les dissoudre continuellement dans des milieux de culture liquides, les chercheurs ont réussi à obtenir une croissance cellulaire comparable tout en utilisant jusqu’à dix fois moins de ces facteurs onéreux.
L’échafaudage de base est fabriqué par congélation directionnelle appliquée à des combinaisons de dérivés de cellulose nano et microcristalline. Ce procédé crée des microstructures tubulaires hautement alignées qui imitent efficacement la matrice extracellulaire naturelle des tissus musculaires animaux. Les cellules souches mésenchymateuses bovines ensemencées sur ces plateformes structurées ont démontré une excellente adhérence, une survie à long terme et un alignement spatial parallèle lors de leur croissance le long des fibres de cellulose. Au-delà de sa fonction de support pour les cellules souches, la structure anisotrope de l’échafaudage de cellulose encourage activement la transition des cellules vers la lignée musculaire.
Après plusieurs semaines de culture, les cellules se sont différenciées avec succès et ont accumulé des lipides cytoplasmiques ou des protéines musculaires structurales comme la connectine. Cette maturation biologique a fondamentalement modifié les propriétés physiques des constructions, augmentant leur rigidité et leur résistance à la compression à des niveaux proches de ceux des morceaux de faux-filet crus traditionnels. Le potentiel culinaire des échafaudages contenant des cellules a été validé par des tests de cuisson standard. Exposées à une cuisson à la poêle à haute température, les structures ont conservé leur stabilité dimensionnelle et ont subi des réactions de brunissement caractéristiques associées à l’effet Maillard.
Des tests mécaniques post-cuisson ont révélé que les morceaux cultivés frits présentaient une texture fibreuse, semblable à celle du tissu, et une résistance à la compression remarquablement similaire à celle du bœuf frit conventionnel. « Nos résultats démontrent que nous pouvons transformer radicalement l’économie de l’agriculture cellulaire sans sacrifier la qualité des tissus », a déclaré le Dr Sharon Schlesinger. « En fixant directement les facteurs de croissance à la matrice, les cellules accèdent immédiatement aux signaux dont elles ont besoin pour se développer. Cela nous permet de réduire considérablement le gaspillage de ressources et nous rapproche significativement d’une alternative viable et à grande échelle à la production industrielle de viande. »
Le Pr Oded Shoseyov a ajouté : « L’utilisation de matériaux d’origine végétale comme la cellulose nous permet de créer une structure durable et hautement structurée qui guide naturellement les cellules souches vers la reproduction de l’architecture de la viande. Le fait que le produit final réagisse à la cuisson avec le même brunissement et la même densité structurale qu’un steak traditionnel confirme que cette approche de bio-ingénierie peut offrir l’expérience sensorielle authentique attendue par les consommateurs.» Bien que les résultats actuels constituent une preuve de concept solide, les chercheurs précisent que les prochaines étapes consisteront à adapter les protocoles à des formulations entièrement sans sérum et à augmenter la production pour répondre aux normes commerciales. Néanmoins, l’association de déchets agricoles peu coûteux à une biochimie innovante représente une étape cruciale pour l’agriculture cellulaire en Israël et dans le monde.
Publication dans Current Research in Food Science
Chercheurs impliqués : Alon Gershkoviza, b, Joseph Kippena, b, Yael Gilada, Ivana Ribarski-Choreva, Eran Lavia, Itai Rotema, Einat Zelingerc, Ido Braslavskyd, Oded Shoseyovb, Sharon Schlesingera Établissements : une. Département des sciences animales, Faculté d’agriculture, d’alimentation et d’environnement Robert H. Smith, Université hébraïque de Jérusalem, Rehovot, 7610001, Israël b. Département des sciences végétales, Faculté d’agriculture, d’alimentation et d’environnement Robert H. Smith, Université hébraïque de Jérusalem, Rehovot, 7610001, Israël c. Unité de microscopie, Centre d’imagerie scientifique, Faculté d’agriculture, d’alimentation et d’environnement Robert H. Smith, Université hébraïque de Jérusalem, Rehovot, 7610001, Israël d. Institut de biochimie, des sciences de l’alimentation et de la nutrition, Faculté Robert H. Smith d’agriculture, d’alimentation et d’environnement, Université hébraïque de Jérusalem, Rehovot, 7610001, Israël
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