Synthèse peptidique
La synthèse peptidique désigne l'ensemble des méthodes de production d'un peptide d'une séquence définie, avec un contrôle fin de la pureté, du rendement et, le cas échéant, des modifications non naturelles. Quatre grandes voies coexistent : la synthèse chimique sur phase solide (SPPS), la synthèse chimique en solution, la production recombinante par expression hétérologue, et la synthèse chimioenzymatique (ligation native, ligation enzymatique par sortases ou subtiligases).
La SPPS (solid-phase peptide synthesis), introduite par Merrifield en 1963 (prix Nobel 1984), est devenue la méthode de référence pour les peptides de 5 à 50 résidus. Le principe : ancrage covalent du C-terminus sur une résine insoluble, puis cycles itératifs de déprotection du N-terminus, lavage, couplage d'un nouvel acide aminé protégé, lavage, et répétition jusqu'à la séquence complète. La stratégie Fmoc/tBu domine aujourd'hui (conditions douces, DMF, piperidine pour déprotection) ; la stratégie Boc/Bzl (TFA puis HF final) reste utilisée pour certains cas difficiles. La qualité finale dépend de l'efficacité de chaque couplage (visant 99 %+ par cycle) et de la surveillance en temps réel par tests colorimétriques (Kaiser, chloranil).
La synthèse en solution convient aux peptides très courts (2-5 résidus) ou à la ligation de grands fragments préalablement produits en SPPS. Elle offre un contrôle supérieur sur chaque étape mais nécessite des purifications intermédiaires coûteuses en temps.
La production recombinante (E. coli, levure Pichia pastoris, cellules de mammifère) reste la voie économique pour les peptides longs (> 50 résidus) et les protéines thérapeutiques. Elle exige des étapes de clonage, expression, lyse cellulaire, purification (chromatographie d'affinité, échange d'ions, gel filtration) et validation. Les modifications post-traductionnelles (glycosylation, ponts disulfures natifs) sont plus faciles à reproduire qu'en synthèse chimique.
La synthèse chimioenzymatique combine fragments synthétiques et ligases (sortase A, butelase, subtiligases, trypsiligase) pour joindre des fragments portant des modifications non accessibles par SPPS. La ligation chimique native (Native Chemical Ligation, NCL) exploite une cystéine N-terminale et un thioester C-terminal pour former une liaison amide native en conditions douces, permettant l'assemblage de protéines synthétiques de plus de 150 résidus.
Les étapes critiques communes à toutes les voies sont la protection orthogonale des fonctions réactives, la prévention de la racémisation (choix des agents de couplage, basicité contrôlée), la gestion des séquences difficiles (agrégation β-sheet, prolines consécutives) et la purification finale par HPLC préparative suivie d'analyses de pureté (HPLC analytique, spectrométrie de masse, analyse d'acides aminés).