La calorimétrie est la science qui mesure les échanges de chaleur associés à des réactions chimiques ou à des événements physiques.

La calorimétrie repose sur le fait que toute réaction chimique implique une variation d'énergie, généralement accompagnée d'une libération (exothermique) ou d'une absorption (endothermique) de chaleur. La microcalorimétrie est un développement ultrasensible de cette technique, qui mesure des variations infimes de chaleur sur de très petits volumes d'échantillon, ce qui en fait une technique adaptée au matériel biologique.

La microcalorimétrie est utilisée pour l'étude de réactions impliquant des biomolécules, comme les interactions entre molécules ou les changements de conformation tels que le repliement des protéines. La palette des applications va de la confirmation de l'intégrité d'une cible dans la découverte de molécules bioactives, au développement de systèmes biothérapeutiques stables.

Ces processus sont souvent étudiés à l'aide de deux techniques calorimétriques: La Titration Calorimétrique Isotherme (ITC) et La Calorimétrie Différentielle à Balayage (DSC).

Titration Calorimétrique Isotherme (ITC)

La titration calorimétrique isotherme (ITC) est utilisée pour analyser les paramètres qui influencent les interactions entre biomolécules. C'est un outil indispensable pour la conception de médicaments et l'études de la régulation des interactions entre les protéines. L'ITC mesure directement la chaleur libérée ou absorbée durant un événement de reconnaissance biomoléculaire. Ceci permet une détermination précise des constantes de dissociation (KD), de la stœchiométrie (n), de l'enthalpie (∆H) et de l'entropie (ΔS) de l'interaction.

L'ITC est utilisée pour :

  • Mesurer l'afffinité entre deux molécules.
  • Sélectionner et optimiser un candidat.
  • Mesurer les paramètres thermodynamiques et la concentration active.
  • Caractériser le mécanisme d'action.
  • Confirmer l'integrité des cibles dans la découverte de molécules bioactives.
  • Déterminer la spécificité et la stœchiométrie d'une interaction.
  • Valider les valeurs d'IC50 etd'EC50 durant le hit-to-lead.
  • Mesurer les paramètres cinétiques d'une réaction enzymatique.

Calorimétrie Différentielle à Balayage (DSC)

La Calorimétrie Différentielle à Balayage (DSC) est une technique permettant de comprendre la stabilité des protéines et d'autres biomolécules. Elle est largement appliquée en ingénierie des protéines, pour la conception rationnelle de médicaments et la production biopharmaceutique, lorsque le développement de protéines stables est un objectif critique.

La DSC est une technique analytique majeure qui mesure l'émission ou l'absorption de chaleur d'une biomolécule lors d'une augmentation ou d'une diminution contrôlée de la température. Ceci permet l'étude des molécules dans un état natif.

La DSC permet : 

  • La caractérisation et la sélection des protéines candidates les plus stables pour le développement de composés biothérapeutiques.
  • L'étude des interactions ligands/récepteur.
  • L'optimisation rapide des conditions de purification et de fabrication.
  • La détermination simple et rapide des conditions optimales des formulations liquides.
  • Un test rapide pour la stabilité de protéines cibles pour le criblage.