Polysaccharides

Définition

Les poly­sac­cha­rides sont des poly­mères com­po­sés de plu­sieurs molé­cules (sous-uni­tés) de sucres (oses) liées entre elles par des liai­sons osi­diques. Ils sont éga­le­ment appe­lés poly­osides ou poly­ho­lo­sides. Les pro­prié­tés des poly­sac­cha­rides sont plus com­plexes que celle des sous-uni­tés indi­vi­duelles qui les composent.

Importance des polysaccharides chez les cellules

Ces molé­cules sont pré­sentes dans toutes les branches du vivant et inter­viennent notam­ment dans deux fonctions :

- poly­sac­cha­rides de réserve. Ces poly­sac­cha­rides sont com­po­sés de sous-uni­tés de glu­cose qui peuvent être uti­li­sées pour la pro­duc­tion d’éner­gie. Les poly­sac­cha­rides de réserves per­mettent donc de sto­cker un “car­bu­rant méta­bo­lique”. Chez les ani­maux, le gly­co­gène est le poly­sac­cha­ride de réserve tan­dis que l’a­mi­don est uti­li­sé chez les plantes.

- poly­sac­cha­rides struc­tu­raux. Les poly­sac­cha­rides de struc­tu­raux inter­viennent dans la struc­ture et la mor­pho­lo­gie des cel­lules. Par exemple la cel­lu­lose pré­sente dans la paroi végé­tale ou la chi­tine des exos­que­lettes des Arthropodes. La cap­sule des bac­té­ries contient aus­si des poly­sac­cha­rides. Ces poly­sac­cha­rides servent aus­si de sup­port de cultures, par exemple la matrice extracel­lu­laire ou le bio­film des bactéries.

Classification des polysaccharides

Selon leur com­po­si­tion, les poly­sac­cha­rides peuvent être clas­sés en plu­sieurs catégories :

- homo­po­ly­sac­cha­rides sont com­po­sés d’un seul type de sous-uni­té. C’est le cas de l’a­mi­don ou du gly­co­gène par exemple qui sont com­po­sés uni­que­ment de sous-uni­tés de glucose.

- hété­ro­po­ly­sac­cha­rides sont un assem­blage de plu­sieurs types de sous-unités.

Utilisation en biotechnologies

Plusieurs uti­li­sa­tions des poly­sac­cha­rides en bio­tech­no­lo­gies sont pos­sibles telles que :

- adju­vant pour des vac­cins. Certains poly­sac­cha­rides peuvent sti­mu­ler les cel­lules du sys­tème immu­ni­taire. Ils peuvent être uti­li­sés comme adju­vant pour sti­mu­ler la réponse immu­ni­taire lors d’un vac­cin, afin d’aug­men­ter l’ef­fi­ca­ci­té de celui-ci.

- agent géli­fiant. L’agarose, un poly­sac­cha­ride, est uti­li­sé pour la pré­pa­ra­tion de gels d’élec­tro­pho­rèse en bio­tech­no­lo­gies. L’agar lui est uti­li­sé comme agent géli­fiant pour la concep­tion des milieux de cultures en micro­bio­lo­gie. Des poly­sac­cha­rides sont aus­si uti­li­sés pour pro­duire des gels dans le domaine alimentaire.

- anti­coa­gu­lant. L’héparine est un exemple de poly­sac­cha­ride avec des pro­prié­tés anti-coagulantes.

- anti­mi­cro­bienne. Certains poly­sac­cha­rides ont des pro­prié­tés anti­bac­té­riennes ou anti­vi­rales qui peuvent être uti­li­sées pour éli­mi­ner ces micro-organismes.

- bio­mé­ca­nique. Des tex­tiles peuvent être for­més à par­tir de polysaccharides.

- colle bio­lo­gique. Les poly­sac­cha­rides peuvent être uti­li­sés pour col­ler des tis­sus bio­lo­giques entre eux. Cette tech­nique est une alter­na­tive aux points de sutures lors de plaies. Les poly­sac­cha­rides ont l’a­van­tage d’être peu toxiques et faci­le­ment biodégradables.

- pro­duc­tion de bio­car­bu­rant. Des poly­sac­cha­rides issues de matières végé­tales sont uti­li­sés pour la pro­duc­tion de bio­car­bu­rant.

Structure des polysaccharides

Les poly­sac­cha­rides peuvent avoir des struc­tures linéaires (ex : cel­lu­lose), rami­fiés (ex : ami­don) ou mixtes.

Références bibliographiques

Diener, M., Adamcik, J., Sanchez-Ferrer, A., Jädig, F., Schefer, L., & Mezzenga, R. (2019). Primary, secon­da­ry, ter­tia­ry and qua­ter­na­ry struc­ture levels in linear poly­sac­cha­rides – from ran­dom coil, to single helix to supra­mo­le­cu­lar assem­bly. Biomacromolecules. doi:10.1021/acs.biomac.9b00087 (lien)

Hemsworth, G. R., Déjean, G., Davies, G. J., & Brumer, H. (2016). Learning from micro­bial stra­te­gies for poly­sac­cha­ride degra­da­tion. Biochemical Society tran­sac­tions, 44(1), 94108. https://​doi​.org/​10​.​1042​/​B​S​T​20150180 (lien)

de Jesus Raposo, M. F., de Morais, A. M., & de Morais, R. M. (2015). Marine poly­sac­cha­rides from algae with poten­tial bio­me­di­cal appli­ca­tions. Marine drugs, 13(5), 29673028. https://​doi​.org/​10​.​3390​/​m​d​13052967 (lien)

Limoli, D. H., Jones, C. J., & Wozniak, D. J. (2015). Bacterial extracel­lu­lar poly­sac­cha­rides in bio­film for­ma­tion and func­tion. Microbiology spec­trum, 3(3), 10.1128/microbiolspec.MB-00112014. https://doi.org/10.1128/microbiolspec.MB-00112014 (lien)

Tang, X., Gu, X., Wang, Y., Chen, X., Ling, J., & Yang, Y. (2020). Stable anti­bac­te­rial poly­sac­cha­ride-based hydro­gels as tis­sue adhe­sives for wound hea­ling. RSC Advances, 10(29), 1728017287. doi:10.1039/d0ra02017f (lien)

Sun, B., Yu, S., Zhao, D., Guo, S., Wang, X., & Zhao, K. (2018). Polysaccharides as vac­cine adju­vants. Vaccine, 36(35), 52265234. doi:10.1016/j.vaccine.2018.07.0 (lien)

Xu, S. Y., Huang, X., & Cheong, K. L. (2017). Recent advances in marine algae poly­sac­cha­rides : Isolation, struc­ture, and acti­vi­ties. Marine drugs, 15(12), 388. https://​doi​.org/​10​.​3390​/​m​d​15120388 (lien)