2-Réactions de synthèse
L'utilisation d'enzymes pour la synthèse de sucres
complexes offre plusieurs avantages par rapport à la méthode
chimique. Une catalyse très efficace peut être effectuée
sans protection des groupements hydroxyles avec un large éventail
possible de réactions régiospécifiques et
stéréospécifiques. Ces réactions se faisant dans
des conditions douces, les utilisations de solvants organiques et de produits
chimiques dangereux peuvent être éliminées. La
synthèse enzymatique d'oligosaccharides peut se faire à l'aide
d'enzymes libres ou à l'aide d'enzymes immobilisées
(Harju, 1987 ; Gekas et Lopez-Leiva, 1985). Il existe trois
approches pour synthétiser des oligosaccharides à l'aide
d'enzymes.
La première approche consiste à utiliser les
glycosidases qui catalysent les réactions inverses de l'hydrolyse. Ces
enzymes peuvent transférer la partie glycosylée d'un substrat
à des accepteurs autres que l'eau. L'équilibre de la
réaction favorise généralement l'hydrolyse. Pour
accroître le rendement de synthèse des oses, diverses
stratégies doivent donc être employées : une augmentation
de la concentration du substrat, une diminution de l'eau ou une
élimination du produit final. Par ce procédé, divers types
d'oses ont été synthétisés. C'est le cas des
gluco-oligosaccharides (Laroute et Willemot, 1992 ; Rastall et
al., 1992 : Ajisaka et Fujimoto, 1990), des mannose-disaccharides
(Johansson et al., 1986) et des
galactooligosaccharides (Ajisaka et Fujimoto, 1990). Les
inconvénients de l'utilisation des glycosidases dans la réaction
de condensation entraînent un faible rendement de synthèse. Cette
situation est causée par l'équilibre thermodynamique non
favorable, l'obtention d'un mélange d'isomères difficiles
à séparer, de longs temps de réaction et de hautes
concentrations d'enzymes nécessaires à l'activité
limitée des glycosidases dans des solutions concentrées de sucre
(Monsan et al., 1989 ; Nilsson, 1988). Cependant, les
glycosidases sont facilement disponibles et démontrent une excellente
stabilité à la température.
La deuxième approche consiste en l'utilisation de
glycosyltransférases qui catalysent les transferts
régiospécifiques et stéréospécifiques d'un
monosaccharide à partir d'un substrat donneur (nucléotide
glycosyle) vers un substrat accepteur. Contrairement à certaines
enzymes, l'action des transférases est moins dépendante des
conditions de la réaction. La spécificité et la grande
sélectivité pour le substrat accepteur et les hauts rendements
sont aussi des avantages pour ces catalyseurs. De telles applications
nécessitent l'utilisation de substrats abondants et peu coûteux
tels que le saccharose et l'amidon. Cependant, les glycosyltransférases
qui peuvent utiliser des sucres simples comme donneurs sont limitées et
il n'existe seulement quelques glycosyltransférases commerciales
actuellement disponibles.
La production industrielle enzymatique de cyclodextrines par
la cyclodextrineglycosyltransférase (EC 2.4.1.19 ; CGTase) est un
procédé actuellement utilisé qui fait appel à ce
type de réaction. Les cyclodextrines sont particulièrement
utilisées pour leur propriété stabilisante (Playne
et Crittenden, 1996).
Enfin, la dernière approche utilise l'activité
transférasique des glycosidases. Ces enzymes peuvent catalyser le
transfert d'une partie chimique à un accepteur autre qu'une
molécule d'eau. Le mécanisme de la réaction implique
généralement une étape intermédiaire
enzymesubstrat. L'efficacité de ce type de réaction peut
être améliorée par plusieurs facteurs : l'utilisation d'une
molécule acceptrice appropriée, l'augmentation de la
concentration des donneurs et des accepteurs de glycosyles, la diminution de
l'activité de l'eau et la récupération du produit final.
Les glycosides ayant des aglycones aromatiques sont particulièrement
utilisés comme donneurs de glycosyle à cause de leur haute
réactivité (Fortun et Colas, 1991).
Les oligosaccharides naturels sont des composés de
structures moléculaires diverses. Ils jouent des rôles biologiques
variés tel que le processus de communication cellulaire en servant de
site récepteur des bactéries et des particules virales. Les
oligosaccharides des glycoprotéines sont aussi impliqués dans la
stabilité des protéines et dans les mécanismes d'inversion
tumorale (Wang et al., 1998).
Différents composés, suivant l'accepteur
nucléophile utilisé, sont susceptibles d'être
synthétisés par transglycosylation. Nunoura et
al. (1996) ont montré que le
fucosylglucose, synthétisé par transglycosylation, est un
disaccharide exclusivement assimilé par les bifidobactéries. Il
peut ainsi favoriser l'implantation de ces microorganismes dans la flore
intestinale. Un autre oligosaccharide est l'objet de nombreuses études :
Galá1-3Galâ1- 4GlcNAc. Ce
trisaccharide est connu comme étant responsable du rejet hyper aigü
de greffe lors de la transplantation d'un organe porcin à l'homme. En
effet, environ 1 % des IgG humaines sont capables de reconnaître ce motif
trisaccharidique. L'utilisation de gel d'affinité sur lequel se trouve
greffé la partie terminale
(Galá1-3Galâ) du trisaccharide
pourra permettre de`'filtrer» le sang du receveur. Cette technique
biologique est une approche pour diminuer le risque de rejet. Ce trisaccharide
soluble est un excellent inhibiteur de la fixation des anticorps humains sur
les cellules porcines. De nombreuses études en transglycosylation sont
actuellement menées pour effectuer la synthèse de ce
trisaccharide (Nilson, 1997).
Pour les réactions de transglycosylation, divers
accepteurs de glycosyles sont utilisés. Les plus importants sont les
alcools (Vanderjagt et al., 1994; Takegawa et al.,
1993 ;
Kouamé, 2006), les sucres (Nilson
et Scigelova, 1994 ), les acides aminés (Leparoux
et al., 1994, 1996 ; Becker et Kuhl, 1999) et les
nucléotides (Binder et al., 1995).
3-Propriétés de quelques glycosidases des
insectes 3-1-Enzymes amylolytiques
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