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Carine Bebrone, Dr. en Biochimie, Chef de projet chez Symbiose
Biomaterials
Cécile Van de Weerdt, Dr. en Biochimie, Group ...
Liege Creative, en partenariat avec :
Liège Créative 24 avril 2016
Liège Créative - 26/04/2016 1
Le biomimétisme moléculaire :
du concept universitaire à
l'appl...
Sommaire
• Présentation des intervenants
• Biomimétisme moléculaire
• Projet Biocoat
• Technologie GEPI
• Symbiose Biomate...
Présentation des intervenants
Liège Créative - 26/04/2016 3
Le GIGA
• Centre de Recherche Académique de l’ULg en Géno-protéomique
• Site du CHU Sart Tilman
• 590 membres, 5 facultés
...
Equipe de Biomimétique Moléculaire du GIGA
• Recherches fondamentales :
études des relations qui unissent
la séquence – st...
Symbiose Biomaterials s.a.
Réponse à des besoins non rencontrés – Facteur de différenciation
Produits à plus haute valeur ...
Biomimétisme moléculaire
Liège Créative - 26/04/2016 7
La biomimétique moléculaire
• Discipline qui s’inspire de la nature pour construire à l’échelle
moléculaire des assemblage...
Projet Biocoat
Liège Créative - 26/04/2016 9
Projet Biocoat :
3 PPP (2006-2012)
Équipe pluridisciplinaire :
Objectif : revêtements biomimétiques innovants sur acier
Pr...
Technologie GEPI
Liège Créative - 26/04/2016 11
La technologie GEPI
inspiration via les outils
de la biologie moléculaire
et de la chimie
protéines
qui lient
le carbonate...
CONFIDENTIAL 13
phage
La technologie GEPI : phage display
(biologie moléculaire)
P3
peptide exposé
P8
peptide
d’enveloppe
...
La technologie GEPI : phage display
librairie
de phages
(109 peptides
différents )
amplification
dans la bactérie
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La technologie GEPI : haute spécificité
Materiel Séquences
Au (111)
Au (001)
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La technologie GEPI : mise en œuvre des GEPI
via la biologie moléculaire et la chimie
7to12aminoacids
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Deux exemples d’applications de la
technologie GEPI développés au GIGA:
• Contrôle de qualité d’une surface :
GEPI ZnO cou...
Symbiose Biomaterials
Liège Créative - 26/04/2016 18
Symbiose Biomaterials s.a.
Création en juin 2013
Plateforme d’Innovation labellisée par le Pôle MecaTech
8 personnes (6 R&...
Description Applications
Biomolécules
actives
Protéines / peptides / enzymes :
• Antimicrobien
• Anti-biofilm
• Anti-grais...
Prospection - brainstorming
• Première année : rencontre avec plus de 100
entreprises et centres de recherche
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Amiante (2 grandes familles)
• groupe de silicates contenant du magnésium, du fer,
du sodium ou du calcium, ayant une stru...
Présence d’amiante
Environ
3000 articles !
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Objectif : preuve de concept de l’utilisation de GEPI pour la détection de
l’amiante (chrysotile) dans les matériaux
Techn...
Projet ADEKIT
(financé par la DGO6)
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Objectif : développement d’un kit de détection in situ de l’amiante
(chrysotile et amphiboles) dans les matériaux
- Fiable...
Sélection de séquences peptidiques
Cycles de sélection :
27
La population de phages est
exposée à la substance d’intérêt.
...
Observation par fluorescence
Iso 800 / 10x / 200 ms
GEPI1
Iso 800 / 20x / 2 s
GEPI12
Iso 800 / 10x / 100 ms
GEPI3
Iso 800 ...
Utilisation d’une enzyme qui conduit
à un changement de couleur d’une
solution révélatrice
Production en bactérie d’une pr...
Fibre pures de chrysotile :
Fibre dans des matériaux :
Observation dans le visible
A - Tuile en amiante-ciment + GEPI
B - ...
Planning prévisionnel
2015 2016 2017
Juin Juil Août Sept Oct Nov Dec Janv Fév Mars Avril Mai Juin Juil Août Sept Oct Nov D...
Utilisateurs potentiels - Belgique
• Entrepreneurs et corps de métier
 Rénovation intérieure / démolition
 Rénovation én...
Démarche marketing
• Enquête Batibouw
Enquête menée à la sortie du salon Batibouw les 4 et 5 mars 2016
Nombre de réponses ...
Caractéristiques du kit
Quelles doivent être les qualités du kit ?
(219 répondants - plusieurs réponses possibles)
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ADEKIT - prototypes
• Prototype n°1
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T C+ C-
Zone de dépôt
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• Prototype n°2
ADEKIT - prototypes
Propriété intellectuelle
• Dépôt d’un premier brevet en août 2015 (chrysotile)
• Dépôt d’un second brevet en S2 2016 (amph...
Autres applications potentielles
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Entre le « fondamental » et l’« appliqué » :
un appui de l’Observatoire des tendances pour orienter la
réflexion stratégiq...
[ Paysage brevets (PI2)]
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[ Veille internationale AWEX/WBI ]
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Paysage brevets
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Autres études de faisabilité
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Domaine agro-alimentaire
Autres études de faisabilité
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TiO2 rutile
Peptide de
ciblage (GEPI)
Peptide qui lie
le désin...
Autres études de faisabilité
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Mise en oeuvre sur un filtre
Dépollution
Conclusions
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CONCLUSIONS
• Moments-clés
 PPP Biocoat
 Création de Symbiose
 Rencontre avec le CSTC
• Facteurs-clés du succès
 Équip...
CONCLUSIONS
• Obstacles
 Temps nécessaire au développement
• Craintes
 Marketing, commercialisation potentielle
 Protec...
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Le biomimétisme moléculaire : du concept universitaire à l'application industrielle par Cécile Van de Weerdt et Carine Bebrone | LIEGE CREATIVE, 26.04.16

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Le biomimétisme moléculaire est une science en plein essor qui s’inspire de la nature à l’échelle moléculaire pour concevoir des produits et procédés innovants.
Au sein du GIGA-Research (ULg), une équipe spécialisée en ingénierie des protéines travaille sur la technologie des « peptides spécifiques » qui consiste à sélectionner au laboratoire des peptides qui reconnaissent spécifiquement une matière inorganique ou organique.
Suite à ces recherches, Symbiose Biomaterials, start-up wallonne, se sert aujourd’hui de ces peptides pour détecter différents nano-éléments, contaminants ou valorisables.

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Le biomimétisme moléculaire : du concept universitaire à l'application industrielle par Cécile Van de Weerdt et Carine Bebrone | LIEGE CREATIVE, 26.04.16

  1. 1. Carine Bebrone, Dr. en Biochimie, Chef de projet chez Symbiose Biomaterials Cécile Van de Weerdt, Dr. en Biochimie, Group leader au GIGA, laboratoire de Biomimétique moléculaire Mardi 26 avril Le biomimétisme moléculaire : du concept universitaire à l'application industrielle.
  2. 2. Liege Creative, en partenariat avec :
  3. 3. Liège Créative 24 avril 2016 Liège Créative - 26/04/2016 1 Le biomimétisme moléculaire : du concept universitaire à l'application industrielle
  4. 4. Sommaire • Présentation des intervenants • Biomimétisme moléculaire • Projet Biocoat • Technologie GEPI • Symbiose Biomaterials • Etude de faisabilité • Projet ADEKIT (DGO6) • Autres applications potentielles • Conclusions Liège Créative - 26/04/2016 2
  5. 5. Présentation des intervenants Liège Créative - 26/04/2016 3
  6. 6. Le GIGA • Centre de Recherche Académique de l’ULg en Géno-protéomique • Site du CHU Sart Tilman • 590 membres, 5 facultés • 7 plateformes technologiques • GIGA business facility : 23 compagnies, 75 employés
  7. 7. Equipe de Biomimétique Moléculaire du GIGA • Recherches fondamentales : études des relations qui unissent la séquence – structure – fonction des protéines • Recherches appliquées : ingénierie des protéines pour le développement de revêtements fonctionnels bio-inspirés séquence en acides aminés protéine repliée fonctionnelle Liège Créative - 26/04/2016
  8. 8. Symbiose Biomaterials s.a. Réponse à des besoins non rencontrés – Facteur de différenciation Produits à plus haute valeur ajoutée Biomimétisme moléculaire Revêtements bioactifs AdhésifsNano-détection Tri / récupération INSPIRATION DE LA NATURE DÉVELOPPEMENT DE PRODUITS ET PROCÉDÉS INNOVANTS Liège Créative - 26/04/2016 6
  9. 9. Biomimétisme moléculaire Liège Créative - 26/04/2016 7
  10. 10. La biomimétique moléculaire • Discipline qui s’inspire de la nature pour construire à l’échelle moléculaire des assemblages hiérarchisés • Démarche en 3 temps : repérer la fonction => étude des mécanismes moléculaires => inspiration • Exemples : peptides antimicrobiens adhésifs waterproofs peptides spécifiques qui organisent la matière inorganique à l’échelle moléculaire Nacre Liège Créative - 26/04/2016
  11. 11. Projet Biocoat Liège Créative - 26/04/2016 9
  12. 12. Projet Biocoat : 3 PPP (2006-2012) Équipe pluridisciplinaire : Objectif : revêtements biomimétiques innovants sur acier Prise en compte des contraintes technico-économiques au niveau industriel Résultats au terme de 6 années de recherche : - 12 publications + 2 demandes de brevets (1 accepté, 1 en révision) - Compétences « vertes » nouvelles en biomimétisme moléculaire  Boîte à outils Biocoat et étude de marché  Création de Symbiose Biomaterials (2013) Origine de cette recherche : Biologie MatériauxChimie Liège Créative - 26/04/2016
  13. 13. Technologie GEPI Liège Créative - 26/04/2016 11
  14. 14. La technologie GEPI inspiration via les outils de la biologie moléculaire et de la chimie protéines qui lient le carbonate de calcium peptides qui lient spécifiquement la matière inorganique (GEPI) phage Liège Créative - 26/04/2016
  15. 15. CONFIDENTIAL 13 phage La technologie GEPI : phage display (biologie moléculaire) P3 peptide exposé P8 peptide d’enveloppe (3000 copies) Liège Créative - 26/04/2016
  16. 16. La technologie GEPI : phage display librairie de phages (109 peptides différents ) amplification dans la bactérie sélection sur la surface d’intérêt récupération des phages avec forte liaison identification de la séquence des peptides exposés (GEPI) Liège Créative - 26/04/2016
  17. 17. La technologie GEPI : haute spécificité Materiel Séquences Au (111) Au (001) MHGKTQATSGTIQS SKTSLGQSGASLQGSEKLT NG Pt DRTSTWR QSVTSTK Pd SVTQNKY SPHPGPY Ag AYSSGAPPMPPF NPSSLFRYLPSD SiO2 MSPHPHPRHHHT RGRRRRLSCRLL KPSHHHHHTGAN Zeolites VKTQATSREEPPRLPSKHR PG MDHGKYRQKGATPG ZnO NTRMTARQHANHKSTQ VRTRDDARTHRK CaCO3 HTQNMRMYEPWF DVFSSFNLKHMR Cr2O3 VVRPKAATN RIRHRLVGQ Fe2O3 RRTVKHHVN GaAs AQNPSDDNNTHTH RLELAIPLQGSG TPPRPIQYNHTS ZnS NNPMHQN C nanotube HWSAWWIRSNQS PPyCl THRTSTLDYFVI composition chimique, structuration (poudre, surface) , forme cristallographique Force liaison GEPI - surface inorg : ordre du nN Liège Créative - 26/04/2016
  18. 18. La technologie GEPI : mise en œuvre des GEPI via la biologie moléculaire et la chimie 7to12aminoacids NH2 double GEPI (liaison sur surface – liaison à un substrat) GEPI -protéine GEPI en multiple copiesCOOH sites pour liaison covalente GEPI -fluorophore (reconnaissance) GEPI exposés sur le phage (en 5 copies sur la p3 et 3000 copies sur la p8) Liège Créative - 26/04/2016
  19. 19. Deux exemples d’applications de la technologie GEPI développés au GIGA: • Contrôle de qualité d’une surface : GEPI ZnO couple à une molécule fluorescente • Tri de nanopoudres (collaboration avec le Sirris) • Autres applications en développement : projet Massette et étude de faisabilité avec le GEMME ZnO Cu2O GEPI-ZnO ZnO Cu2O GEPI-ZnO ZnO Cu2O GEPI-ZnO Liège Créative - 26/04/2016
  20. 20. Symbiose Biomaterials Liège Créative - 26/04/2016 18
  21. 21. Symbiose Biomaterials s.a. Création en juin 2013 Plateforme d’Innovation labellisée par le Pôle MecaTech 8 personnes (6 R&D) et réseau de partenaires Située au GIGA – site du CHU de Liège Double incubation Actionnariat mixte public - privé 6 années de recherches pour développer des revêtements bio- inspirés sur acier 19 Liège Créative - 26/04/2016
  22. 22. Description Applications Biomolécules actives Protéines / peptides / enzymes : • Antimicrobien • Anti-biofilm • Anti-graisse • Adhésif • … Composés actifs pour des revêtements fonctionnels Exemples: • Revêtement antibactérien sur dispositif médical, dont les implants dentaires • Revêtements anti-traces de doigts sur verre et acier Peptides spécifiques (GEPI) Peptides capables de se lier spécifiquement à : • Cibles organiques (pathogènes, pesticides, polymères…) • Cibles inorganiques (métaux, oxydes, céramiques…) Nano-détection – Fonctionnalisation – Tri Exemples: • Détection d’amiante • Détection de pathogènes ou de contaminants pharmaceutiques Polymères bio-inspirés Polymères à base de L-DOPA Adhesifs, primaires ou coatings Symbiose Biomaterials – domaines d’expertise Liège Créative - 26/04/2016 20
  23. 23. Prospection - brainstorming • Première année : rencontre avec plus de 100 entreprises et centres de recherche brainstorming Liège Créative - 26/04/2016 21 Les GEPIs pourraient-ils être utilisés pour détecter la présence d’amiante dans un matériau ?
  24. 24. Amiante (2 grandes familles) • groupe de silicates contenant du magnésium, du fer, du sodium ou du calcium, ayant une structure fibrillaire et naturellement présents dans le sol. • a eu de nombreuses applications commerciales en raison de sa durabilité et de sa résistance aux températures élevées. 22 Chrysotile Amphiboles (crocidolite, amosite, anthophyllite, actinolite, trémolite) Liège Créative - 26/04/2016
  25. 25. Présence d’amiante Environ 3000 articles ! Liège Créative - 26/04/2016 23
  26. 26. Objectif : preuve de concept de l’utilisation de GEPI pour la détection de l’amiante (chrysotile) dans les matériaux Technologie utilisée : peptides spécifiques (GEPIs) Etude de faisabilité (2014) GEPI Molécule fluorescente Molécule qui induit un changement de couleur Microscope à fluorescence Fibres d’amiante Liège Créative - 26/04/2016 24
  27. 27. Projet ADEKIT (financé par la DGO6) Liège Créative - 26/04/2016 25
  28. 28. Objectif : développement d’un kit de détection in situ de l’amiante (chrysotile et amphiboles) dans les matériaux - Fiable - Facile d’utilisation - Rapide - Peu coûteux Projet ADEKIT Liège Créative - 26/04/2016 26
  29. 29. Sélection de séquences peptidiques Cycles de sélection : 27 La population de phages est exposée à la substance d’intérêt. Répétition du cycle Peptide (7, 7 cyclique ou 12 aa) Phage = virus de bactéries Lavage 3 librairies de phage différentes (7, 7 cyclique ou 12 aa) 3 conditions différentes : - NaCl 150 mM - Sans sel - KNO3 150 mM Elution Amplification Liège Créative - 26/04/2016 • Chrysotile • Amphiboles  Crocidolite  Amosite
  30. 30. Observation par fluorescence Iso 800 / 10x / 200 ms GEPI1 Iso 800 / 20x / 2 s GEPI12 Iso 800 / 10x / 100 ms GEPI3 Iso 800 / 10x / 100 ms GEPI1 Chrysotile Fibre de verre Wollastonite Talc NYTAL Liège Créative - 26/04/2016 28
  31. 31. Utilisation d’une enzyme qui conduit à un changement de couleur d’une solution révélatrice Production en bactérie d’une protéine- fusion combinant 5 x le GEPI et la b- lactamase GEPI5-TEM Observation dans le visible b-lactamase TEM Liège Créative - 26/04/2016 29
  32. 32. Fibre pures de chrysotile : Fibre dans des matériaux : Observation dans le visible A - Tuile en amiante-ciment + GEPI B - Tuile en amiante-ciment sans GEPI-TEM C - Fibre de verre + GEPI-TEM A B C A. Chrysotile Zimbabwe B. Chrysolite Canada C. Fibre de verre (contrôle -) A B C Liège Créative - 26/04/2016 30
  33. 33. Planning prévisionnel 2015 2016 2017 Juin Juil Août Sept Oct Nov Dec Janv Fév Mars Avril Mai Juin Juil Août Sept Oct Nov Déc Janv Fév Mars Avril Mai Juin Développement laboratoire Prototypage Etude de marché Commercialisation Liège Créative - 26/04/2016 31
  34. 34. Utilisateurs potentiels - Belgique • Entrepreneurs et corps de métier  Rénovation intérieure / démolition  Rénovation énergétique  Entreprises du bâtiment concernées en RW* : 20 000  Au niveau belge : 3x plus • Architectes (avant l’entame d’un chantier) 6197 à l’Ordre des Architectes (= RW et RG) • Particuliers qui rénovent eux-mêmes • Parcs à conteneurs Wallonie : 218** – Bruxelles : 2 – Flandre : 351*** *Rapport d’activités CCW 2010. ** http://owd.environnement.wallonie.be/xsql/34.xsql?canevas=acteur_exploitant *** http://www.recyclingplatform.nl/content/containerparken-provincie-belgi%C3%AB Liège Créative - 26/04/2016 32
  35. 35. Démarche marketing • Enquête Batibouw Enquête menée à la sortie du salon Batibouw les 4 et 5 mars 2016 Nombre de réponses : 218 • Enquête « grand public » et « professionnels » Enquête en ligne lancée début mars Nombre de réponses : 93 le 15/04/2016 • Enquête « professionnels » Enquête en ligne lancée début avril Nombre de réponses : 35 le 20/04/2016 Liège Créative - 26/04/2016 33
  36. 36. Caractéristiques du kit Quelles doivent être les qualités du kit ? (219 répondants - plusieurs réponses possibles) 61 36 63 105 6 4 6 0 20 40 60 80 100 120 Simplicité d’utilisation Faible coût d’utilisation Rapidité de résultats Fiabilité des résultats Portabilité du test / de l’outil Possibilité de réutiliser le test Interprétation des résultats Enquête Batibouw 34 27 16 40 13 2 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Facilité d'utilisation Coût Rapidité Fiabilité Interprétation aisée Sécurité Enquête "grand public" et "professionnels"  Importance de la fiabilité, de la rapidité, de la facilité et du faible coût Liège Créative - 26/04/2016 34
  37. 37. ADEKIT - prototypes • Prototype n°1 35Liège Créative - 26/04/2016
  38. 38. T C+ C- Zone de dépôt Liège Créative - 26/04/2016 36 • Prototype n°2 ADEKIT - prototypes
  39. 39. Propriété intellectuelle • Dépôt d’un premier brevet en août 2015 (chrysotile) • Dépôt d’un second brevet en S2 2016 (amphiboles) 37Liège Créative - 26/04/2016
  40. 40. Autres applications potentielles Liège Créative - 26/04/2016 38
  41. 41. Entre le « fondamental » et l’« appliqué » : un appui de l’Observatoire des tendances pour orienter la réflexion stratégique autour de la technologie GEPI. Comment? Enclencher la veille internationale de terrain des agents AWEX/WBI sur base des résultats d’un paysage brevets réalisé par Picarré. Pourquoi? - Connaître la dynamique et la géographie de la technologie GEPI - Identifier des partenaires, concurrents - Identifier des domaines d’application - Détecter des tendances émergentes [ Observatoire des tendances ] Liège Créative - 26/04/2016 39
  42. 42. [ Paysage brevets (PI2)] Liège Créative - 26/04/2016 40
  43. 43. [ Veille internationale AWEX/WBI ] Liège Créative - 26/04/2016 41 Paysage brevets Région Wallonne UK Corée Japon US Agents de liaison Agents économiques Opportunités et tendances pour les industriels
  44. 44. Autres études de faisabilité Liège Créative - 26/04/2016 42 Domaine agro-alimentaire
  45. 45. Autres études de faisabilité Liège Créative - 26/04/2016 43 TiO2 rutile Peptide de ciblage (GEPI) Peptide qui lie le désinfectant Domaine para-médical Domaine industriel (industrie minière)
  46. 46. Autres études de faisabilité Liège Créative - 26/04/2016 44 Mise en oeuvre sur un filtre Dépollution
  47. 47. Conclusions Liège Créative - 26/04/2016 45
  48. 48. CONCLUSIONS • Moments-clés  PPP Biocoat  Création de Symbiose  Rencontre avec le CSTC • Facteurs-clés du succès  Équipe pluridisciplinaire  Proximité des acteurs  Réseau et brainstorming  Aides régionales  Réglementation: levier plus que contrainte 46Liège Créative - 26/04/2016
  49. 49. CONCLUSIONS • Obstacles  Temps nécessaire au développement • Craintes  Marketing, commercialisation potentielle  Protection du brevet insuffisante • Rêves pour le futur  Que le kit amiante devienne une référence mondiale…  Qu’un des 6 autres projets à l’étude suive le même chemin… 47Liège Créative - 26/04/2016

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