3-2-Enzymes cellulolytiques
La sensibilité de la cellulose à l'hydrolyse
enzymatique dépend de trois caractéristiques qui dérivent
de l'état du substrat : le degré de polymérisation, le
degré de cristallinité et la surface spécifique accessible
aux enzymes (Sinitsyn et al., 1989). Chez les
insectes, le broyage effectué par les mandibules et la grande
alcalinité de l'intestin moyen de beaucoup d'espèces
entraînent la levée de ces obstacles de digestion de la cellulose
ingérée (Martin, 1991). La
caractérisation des enzymes assurant la digestion de la cellulose est
très complexe à cause de la diversité d'origine de celles
présentes dans l'intestin des insectes. En effet, les enzymes des tubes
digestifs ne sont pas toutes secrétées par les insectes
eux-mêmes. La plupart d'entre elles sont produites par des
microorganismes symbiotiques qui sont des protozoaires, des bactéries et
des champignons (Martin, 1983).
Malgré le caractère homogène de la
cellulose, plusieurs familles d'enzymes regroupées sous le terme de
cellulases, interviennent dans sa dégradation. Ces enzymes sont
secrétées sous la forme d'un complexe cellulasique qui renferme
trois principaux types d'activités
enzymatiques que l'on différencie selon leur mode d'action
et leur substrat préférentiel. Ce sont :
-l'endo-â-D-glucanase ;
-l'exo-â-D-glucanase ;
-la â-glucosidase (Martin, 1991).
3-2-1-Cellulases
Les cellulases sont les enzymes qui hydrolysent la cellulose.
Ce groupe de biocatalyseurs est constitué de l'endo-â-D-glucanase
(1,4-â-glucane-4-glucanohydrolase EC 3.2.1.4) et de
l'exo-â-D-glucanase
(1,4-â-glucane-4-cellobiohydrolase EC 3.2.1.91). Les
enzymes qui obéissent à un mécanisme endo sont celles qui
hydrolysent les liaisons glucosidiques internes d'une chaîne de
cellulose. Les liaisons internes étant plus accessibles dans les zones
amorphes que dans les zones cristallines, la réactivité de la
cellulose aux endoâ-D-glucanases évolue inversement à son
indice de cristallinité. Les enzymes qui agissent selon un
mécanisme exo sont celles qui attaquent la cellulose à partir de
son extrémité non réductrice (Martin,
1983).
Les glandes salivaires et l'intestin postérieur du
termite Macrotermes darwiniensis dégradent la
carboxyméthylcellulose et la cellulose cristalline. L'hydrolyse du
deuxième substrat cité produit des cellodextrines et du
cellobiose tandis que l'intestin postérieur libère du glucose, du
cellobiose et des cellodextrines (Veiver et al.,
1982). Les intestins postérieur, moyen et antérieur du
termite Nasutitermes exitiosus contiennent respectivement 19, 59 et 8
% d'activité cellulasique (O'brien et al.,
1979). Beaucoup de cellulases d'insecte ont été
purifiées et caractérisées. Le complexe cellulasique de la
larve de l'insecte Ergates faber est constitué de trois enzymes
nommées enzymes 1, 2 et 3. L'enzyme 1 a une masse moléculaire de
25 kDa et un pH optimum d'hydrolyse de 4,5. C'est une exo-â-D-glucanase.
Les enzymes 2 et 3 ont les mêmes pH optima d'hydrolyse tandis que les
masses moléculaires sont différentes (57 kDa et 70 kDa). L'enzyme
2 est une exo-â-D-glucanase tandis que l'enzyme 3 est capable
d'hydrolyser une variété de substrat dont le cellobiose, la
carboxyméthylcellulose et la cellulose microcristalline
(Chararas et al., 1983). Une exo-â-D-1,4-glucanase a
été purifiée à homogénéité
électrophorétique sur gel de polyacrylamide à partir du
champignon symbiotique du termite Macrotermes mulleri (Rouland
et al., 1988). Cette enzyme a une masse moléculaire de
52 kDa et un pH optimum d'hydrolyse de 4,5. Elle est très active sur
la
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carboxyméthylcellulose et agit de façon synergique
avec d'autres enzymes pour dégrader totalement la cellulose en
glucose (Slaytor, 1992).
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