Vous avez peut-être entendu parler de l’agriculture cellulaire – la science de la culture de produits animaux sans l’animal.
Ces idées sont nées de recherches visant à trouver et produire des solutions alternatives de protéines.
Le principal argument de cette technologie est qu’elle a le potentiel de diminuer les effets négatifs de la production alimentaire sur l’environnement (utilisation intensive des ressources, émissions, antibiotiques, cruauté envers les animaux…) tout en permettant aux gens de manger tout ce qu’ils veulent manger.
Si vous vivez dans une culture occidentale, cela signifierait probablement des choses comme du bœuf, du porc, du poulet et des fruits de mer.
Mais qu’en est-il des choses en dehors de la bulle de la viande occidentale – qu’en est-il des insectes ?
Dans des endroits comme la Thaïlande, le Ghana et le Mexique, les insectes sont déjà des ingrédients familiers. Pensez beondegi, nsenene ou escamole.
Après tout, il a été démontré que les insectes sont beaucoup plus faciles à cultiver que les cellules de mammifère. Cela a incité les scientifiques à envisager sérieusement l’entomoculture – l’agriculture cellulaire spécifiquement pour les insectes.
Dans notre culture occidentale, cela pourrait susciter des images de consommation de grillons entiers. Bien que ce soit en fait, dans de nombreuses cultures, un peu rebutant.
Mais, l’entomoculture ne consiste pas à faire pousser un grillon entier, par exemple.
Il s’agit uniquement de faire pousser la viande de grillon – pas du cartilage croquant qui constitue la majorité de l’insecte.
Tout comme lorsque nous élevons actuellement une vache, nous ne mettons pas toute la peau de l’animal, les os et le tout dans une assiette, nous nous concentrons uniquement sur les coupes que nous voulons manger.
De plus, cette viande peut être cultivée et structurée de manière à ressembler à un gros morceau – comme un steak, un hamburger, une longe de porc, une cuisse de poulet ou l’une des coupes de viande que nous connaissons actuellement.
En d’autres termes, l’entomoculture pourrait ne pas ressembler à notre conception de ce que signifie manger des insectes.
En fait, cela pourrait finir par être presque exactement comme le nombre de personnes qui mangent de la viande aujourd’hui.
Comment fonctionne l’entomoculture ?
Lorsque nous produisons n’importe quel type de viande en utilisant l’agriculture cellulaire, on dit que nous la « cultivons in vitro ». Cela se fait en quatre étapes principales.
Des cellules mésodermiques à forte expression de Twist et Sloppy Paired sont extraites des animaux.
Les cellules souches mésodermiques sont des cellules qui ont le potentiel de devenir n’importe quel type de cellule spécialisée.
Les cellules souches sont immergées dans un milieu de culture et prolifèrent.
Un milieu de culture est une substance contenant tout ce dont les cellules ont besoin pour se développer comme des glucides, des graisses, des acides aminés, des sels et des vitamines.
Au fur et à mesure que ces molécules diffusent dans les cellules, elles se développent et finissent par se diviser en deux cellules plus petites et augmente de façon exponentielle, ou « prolifère ».
Les cellules souches sont ensemencées sur un échafaudage.
Un échafaudage est un moule dans lequel les cellules se développent pour réaliser cet arrangement spécifique.
L’échafaudage est placé dans un bioréacteur pour la différenciation.
Les bioréacteurs sont des machines qui exposent les cellules à une variété d’indices environnementaux différents – par exemple, la stimulation électrique et les contractions mécaniques.
Cela encourage les cellules à se différencier en types de cellules spécialisées que nous obtenons dans la viande.
Ces myoblastes fusionnent ensuite pour former des myofibres multinucléées, c’est-à-dire du tissu musculaire.
Comment se compare-t-il aux cultures cellulaires de mammifères?
Les spécificités de chacune de ces étapes sont mieux comprises par rapport aux cellules de mammifères, alors examinons-les.
Tolérance environnementale
Dans l’ensemble, les cellules d’insectes peuvent résister à une gamme beaucoup plus large de conditions environnementales que les cellules de mammifères.
Lorsque les cellules de mammifères sont cultivées in vivo (c’est-à-dire dans le corps), elles sont exposées à des conditions assez chaudes – environ 37 degrés Celsius.
Afin d’imiter ces conditions, les bioréacteurs doivent être chauffés, ce qui nécessite plus d’énergie, ce qui augmente les coûts de production.
Les cellules d’insectes, provenant de créatures à sang non chaud, peuvent être cultivées à l’échelle à température ambiante.
Lorsque les cellules de mammifères digèrent et métabolisent le glucose, elles produisent de l’acide lactique et d’autres sous-produits.
Au fur et à mesure qu’ils s’accumulent, ils acidifient l’environnement de la cellule. Cela conduit à des conditions de croissance inférieures pour la cellule.
À moins que l’environnement ne soit rééquilibré, les cellules ne se développeront pas aussi bien. Le « rééquilibrage » se fait généralement en remplaçant l’intégralité du milieu de culture, parfois aussi fréquemment que tous les 2-3 jours.
Inutile de dire que cela gaspille des nutriments et coûte cher.
Les cellules d’insectes sont plus tolérantes à différents niveaux de pH.
Lorsque la croissance des cellules d’insectes a été comparée à un pH de 5,5, 6,5 et 7,5, peu de différence a été notée.
De plus, les cellules d’insectes contournent en partie la production de lactate.
En conséquence, les cultures d’insectes peuvent s’en tirer avec des remplacements de milieux complets aussi rarement que 90 jours.
Maintenant, l’autre raison pour laquelle le support doit être changé est l’épuisement des nutriments.
Cependant, les cellules d’insectes n’épuisent pas les nutriments ajoutés aussi rapidement que les cellules de mammifères.
Les cellules de mammifères nécessitent également une mesure précise de dioxyde de carbone et d’oxygène pour se développer.
En tant que telles, les cultures sont généralement complétées par 5 % de dioxyde de carbone supplémentaire.
Les insectes peuvent croitre sans ce supplément.
Milieu de culture sans sérum
Un milieu de culture est une substance contenant tous les nutriments essentiels comme les glucides, les graisses, les protéines, les sels et les vitamines dont une cellule a besoin pour se développer.
Au fur et à mesure que le milieu de culture se diffuse dans la cellule, la cellule va croître, se diviser et la lignée cellulaire va « proliférer ».
Or, pour proliférer, une cellule n’a pas seulement besoin de nutriments essentiels et de macromolécules.
Il a également besoin de choses appelées facteurs de croissance. Lorsque les cellules de mammifères se développent in vivo, ces facteurs de croissance sont fournis par le sang de l’animal.
Afin de reproduire cela, le milieu de culture se compose généralement d’un mélange de base complété par des facteurs de croissance supplémentaires.
Le milieu de base constitue la majeure partie de la culture et contient la plupart des nutriments tandis que les facteurs de croissance sont ajoutés en quantités infimes.
Alors maintenant, la question devient comment obtenons-nous ces facteurs de croissance?
Puisqu’ils existent tous en proportion parfaite dans la circulation sanguine d’un animal, le point de départ naturel est de mélanger du sang de mammifère dans le milieu. En particulier quelque chose appelé sérum bovin fœtal ou FBS.
Le FBS est extrêmement controversé car, il provient du sang d’un fœtus de vache laitière. Les deux problèmes avec cela sont qu’il est:
a) dépendant des animaux, ce qui va à l’encontre de l’objectif de l’agriculture cellulaire
b) coûteux parce qu’il est inaccessible.
De plus, d’un point de vue scientifique, le FBS est généralement indéfini. Ce qui signifie que sa composition chimique varie d’un animal à l’autre.
Aucune autre substance ne peut fournir à elle seule tous ces facteurs de croissance.
Nous nous efforçons donc de les fabriquer individuellement en utilisant la production de protéines recombinantes. Mais, pour le moment, cela aussi est couteux.
Cela nous amène naturellement à l’un des plus grands défis de l’agriculture cellulaire :
trouver le milieu de culture idéal qui soit simple, puisse stimuler la prolifération, ne dépende pas des animaux, soit accessible et bon marché.
Mais en raison du fait que les cellules de mammifères reposent sur un ensemble complexe de facteurs de croissance, trouver un milieu de culture qui satisfait à tous ces 5 critères est un défi permanent.
Les cellules d’insectes, quant à elles, proviennent d’insectes qui sont des organismes biologiquement plus simples que les mammifères.
Qui est sur le terrain ?
En ce qui concerne les alternatives aux protéines d’insectes en général, quelques entreprises comme Entomilk et Chirps travaillent déjà sur l’utilisation de grillons comme base pour la crème glacée et la poudre de protéine, respectivement.
Mais, pour le moment, l’entomoculture est encore majoritairement en phase de recherche. En particulier, les chercheurs travaillent, au développement d’un système de culture tridimensionnel pour la bio fabrication de tissus d’insectes.
Pour ce faire, ils se concentrent sur le développement de lignées cellulaires et la formulation de milieux sans sérum, la fabrication d’échafaudages à partir de matériaux comme la cellulose de chitosane de champignon et la protéine de soie ainsi que l’analyse des nutriments et de la texture.
Points clés à retenir
L’entomoculture est la branche de l’agriculture cellulaire concernée par la croissance des tissus d’insectes.
La culture de viande d’insecte in vitro fonctionne en obtenant des cellules souches mésodermiques, en les faisant proliférer dans un milieu de culture, en les ensemençant sur un échafaudage et en les différenciant dans un bioréacteur.
Il est avantageux par rapport aux cellules de mammifères en termes de tolérance environnementale, de capacité de croissance dans des conditions sans sérum et de capacité de croissance dans des cultures en suspension.