Des chercheurs déchiffrent les ciseaux enzymatiques des microbes intestinaux

Une équipe de recherche a découvert que les micro-organismes présents dans l’intestin humain utilisent la bêta-élimination pour décomposer les produits naturels végétaux et ainsi les rendre accessibles aux humains.

Les fruits et légumes contiennent une variété de produits naturels végétaux tels que les flavonoïdes, qui donnent leur couleur aux fruits et auraient des propriétés bénéfiques pour la santé. La plupart des produits naturels végétaux se trouvent dans la nature sous forme de glycosides, c’est-à-dire de composés chimiques contenant des sucres.

Pour que l’homme puisse absorber des produits naturels végétaux sains, le sucre doit être éliminé dans l’intestin. Les micro-organismes de la flore intestinale contribuent à accélérer le processus.

Les glycosides C, c’est-à-dire les produits naturels végétaux ayant une liaison carbonée avec un sucre, seraient même pratiquement indigestes sans les microbes intestinaux (par exemple la nothofagine dans le thé rooibos).

Une équipe de recherche dirigée par Johannes Bitter, Martin Pfeiffer et Bernd Nidetzky de l’Institut de biotechnologie et de génie biochimique de l’Université de technologie de Graz (TU Graz) rapporte dans Communications naturelles quel outil les bactéries intestinales utilisent pour cliver les glycosides et comment cela fonctionne.

Principe catalytique universel

Les microbes utilisent des « ciseaux enzymatiques » dont l’effet catalytique est basé sur ce que l’on appelle la bêta-élimination : un type particulier de réaction pour la rupture flexible de liaisons chimiques, y compris celles des glycosides C. Les chercheurs ont réussi à déchiffrer le mode d’action de l’enzyme au niveau atomique et à démontrer le clivage très efficace de divers glycosides.

Un centre métallique manganèse dans l’enzyme s’est avéré essentiel pour le processus de clivage et sa catalyse. “Ces ciseaux enzymatiques sont un principe catalytique universel qui permet de décomposer les glycosides naturels du produit quel que soit le type de liaison sucre”, explique Nidetzky.

L’étude des mécanismes de réaction enzymatique et des étapes catalytiques nécessitait non seulement des méthodes expérimentales à haute résolution telles que la cristallographie des protéines, mais également des méthodes assistées par ordinateur permettant de cartographier la dynamique des processus biochimiques.

Les bactéries vivant sur les plantes utilisent également des ciseaux à enzymes

Les résultats ont été obtenus dans le cadre du projet CATALOX « doc.funds » en coopération avec des groupes de recherche de l’Université médicale de Graz et de l’Université de Graz. Dans le cadre de leurs recherches, les chercheurs ont pu identifier la relation évolutive de divers ciseaux enzymatiques qui clivent les glycosides dans un grand nombre de micro-organismes.

“Les bactéries de la flore intestinale possèdent ces ciseaux à enzymes, tout comme un grand groupe de bactéries associées aux plantes dans la nature”, explique Nidetzky.

Nidetzky doute qu’à l’avenir, le mécanisme des ciseaux enzymatiques puisse être utilisé sans l’intervention de micro-organismes, par exemple dans les compléments alimentaires, pour améliorer l’absorption des produits naturels végétaux. “Il serait plus concevable de développer des probiotiques avec des micro-organismes possédant une activité suffisante de ces enzymes.”