GLYCOSIDES: FORMATION, FONCTION ET TYPES / GROUPES - LA BIOLOGIE - 2025

Les glycosides sont des métabolites latéraux végétaux qui sont liés aux mono- ou oligosaccharides par des liaisons glycosidiques, qui sont des métabolites glycosylés. Ils appartiennent à la famille chimique des glycosides, qui comprend tous les composés chimiques attachés aux résidus sucrés.

Dans la structure typique d'une molécule de glycoside, deux régions sont reconnues: l'algicone et la glycone. La région constituée du résidu saccharide est appelée le glycon et la région correspondant à la molécule non saccharidique est appelée la partie aglycone.

Structure d'un glycoside (Source: Yikrazuul via Wikimedia Commons)

Communément, le terme «glucoside» est utilisé pour désigner le fait que des molécules de glucose sont libérées lors de l'hydrolyse de ces composés, cependant, les membres de la même famille de molécules ont des résidus d'autres types de sucres tels que le rhamnose, le galactose ou mannose, entre autres.

La nomenclature des glycosides indique typiquement la nature de leur région aglycone. Les noms avec la terminaison «-ina» sont réservés aux composés azotés, tandis que les alcaloïdes sont nommés avec le suffixe «-ósido».

Ces suffixes accompagnent souvent la racine du nom latin de l'origine botanique où les molécules sont décrites pour la première fois et le préfixe «gluco-» est généralement ajouté.

La liaison glycosidique entre les groupements glycone et aglycone peut se produire entre deux atomes de carbone (C-glucosides) ou des atomes d'oxygène (O-glucosides), dont dépendra leur stabilité contre l'hydrolyse chimique ou enzymatique.

L'abondance relative des glycosides dans les angiospermes est beaucoup plus élevée que dans les gymnospermes et il a été montré qu'en ce qui concerne les monocotylédones et les dicots, à quelques exceptions près, il n'y a pas de grande différence dans la quantité et les types de glycosides trouvés.

Il est important de souligner la grande diversité et l'hétérogénéité de ce groupe de composés, car l'identité de chacun dépendra de la partie aglycone, qui est très variable.

Formation

La biosynthèse ou la formation de composés glycosidiques (Peng, Peng, Kawagoe, Hogan, & Delmer, 2002) dans les plantes dépend du type de glycoside considéré, et dans les plantes, leurs taux de biosynthèse dépendent souvent des conditions. environnemental

Les glycosides cyanogènes, par exemple, sont synthétisés à partir de précurseurs d'acides aminés, notamment la L-tyrosine, la L-valine, la L-isoleucine et la L-phénylalanine. Les acides aminés sont hydroxylés pour former des acides aminés N-hydroxylés qui sont ensuite convertis en aldoximes, qui sont ensuite transformés en nitriles.

Les nitriles sont hydroxylés pour former des α-hydroxynitriles, qui peuvent être glycosylés pour former le glucoside cyanogène correspondant. Deux cytochromes multifonctionnels appelés enzymes P450 et glycosyltransférase sont impliqués dans cette voie de biosynthèse.

Pour la plupart, les voies de biosynthèse des glycosides impliquent la participation d'enzymes glycosyltransférases, qui sont capables de transférer sélectivement des résidus glucidiques d'un intermédiaire activé par une molécule UDP à la partie aglycone correspondante.

Le transfert de sucres activés, tels que l'UDP-glucose, à une fraction d'accepteur aglycone aide à stabiliser, détoxifier et solubiliser les métabolites dans les étapes finales des voies secondaires de production de métabolites.

Par conséquent, les enzymes glycosyltransférases sont responsables de la grande variété de glycosides dans les plantes et pour cette raison, elles ont été largement étudiées.

Certaines méthodes de synthèse in vitro existent pour obtenir des dérivés glycosidiques de plantes qui impliquent une hydrolyse inverse ou une trans glycosylation de composés.

Fonction

Dans les plantes, l'une des principales fonctions des glycosides flavonoïdes, par exemple, est la protection contre les rayons ultraviolets, contre les insectes et contre les champignons, les virus et les bactéries. Ils servent d'antioxydants, d'attractifs pour les pollinisateurs et de contrôleurs d'hormones végétales.

D'autres fonctions des glycosides flavonoïdes comprennent la stimulation de la production de nodules par des espèces bactériennes du genre Rhizobium. Ils peuvent participer aux processus d'inhibition enzymatique et en tant qu'agents allélopathiques. Ainsi, ils fournissent également une barrière de défense chimique contre les herbivores.

De nombreux glycosides, lorsqu'ils sont hydrolysés, génèrent des résidus de glucose qui peuvent être utilisés par les plantes comme substrat métabolique pour la production d'énergie ou même pour la formation de composés structurellement importants dans les cellules.

Sur le plan anthropocentrique, la fonction de ces composés est très diverse, puisque si certains sont utilisés dans l'industrie alimentaire, d'autres sont utilisés dans l'industrie pharmaceutique pour la conception de médicaments destinés au traitement de l'hypertension, des troubles circulatoires, des agents anticancéreux, etc.

Types / groupes

La classification des glycosides peut être trouvée dans la littérature basée sur les parties non saccharidiques (aglycones) ou sur l'origine botanique de ceux-ci. Ce qui suit est une forme de classification basée sur la partie aglycone.

Les principaux groupes de glycosides correspondent aux glycosides cardiaques, aux glycosides cyanogènes, aux glucosinolates, aux saponines et aux glycosides d'anthraquinone. Certains flavonoïdes se présentent également sous forme de glycosides.

Glycosides cardiaques

Ces molécules sont généralement composées d'une molécule (région aglycone) dont la structure est stéroïde. Ils sont présents dans les plantes de la famille des Scrophulariacées, en particulier chez Digitalis purpurea, ainsi que dans la famille des Convallariacées avec Convallaria majalis comme exemple classique.

Ce type de glycoside a un effet inhibiteur négatif sur les pompes sodium / potassium ATPase dans les membranes cellulaires, qui sont particulièrement abondantes dans les cellules cardiaques, de sorte que l'ingestion de plantes avec ces composés secondaires a des effets directs sur le cœur; d'où son nom.

Glycosides cyanogéniques

Ils sont définis chimiquement comme des glycosides α-hydroxy nitrile, qui sont dérivés de composés d'acides aminés. Ils sont présents dans les espèces d'angiospermes de la famille des Rosacées, en particulier dans les espèces du genre Prunus, ainsi que dans la famille des Poacées et autres.

Il a été déterminé qu'ils font partie des composés toxiques caractéristiques de certaines variétés de Manihot esculenta, mieux connues en Amérique du Sud sous le nom de manioc, de yucca ou de manioc. De même, ils sont abondants dans les pépins de pomme et dans les noix telles que les amandes.

L'hydrolyse de ces métabolites secondaires aboutit à la production d'acide cyanhydrique. Lorsque l'hydrolyse est enzymatique, les parties glycon et aglycone sont séparées, ces dernières pouvant être classées comme aliphatiques ou aromatiques.

La partie glycone des glycosides cyanogéniques est typiquement du D-glucose, bien que du gentobiose, du primeverose et d'autres aient également été observés, principalement liés par des liaisons β-glucosidiques.

La consommation de plantes contenant des glycosides cyanogéniques peut avoir des effets négatifs, y compris une interférence avec l'utilisation de l'iode, entraînant une hypothyroïdie.

Glucosinolates

La base de sa structure aglycone est constituée d'acides aminés soufrés, c'est pourquoi ils pourraient également être appelés thioglycosides. La principale famille de plantes associée à la production de glucosinolates est la famille des Brassicacées.

Parmi les effets négatifs pour les organismes qui ingèrent ces plantes, il y a la bioactivation hépatique des procarcinogènes environnementaux, qui est le produit d'effets complexes sur les isoformes du cytochrome P450. De plus, ces composés peuvent irriter la peau et provoquer une hypothyroïdie et la goutte.

Saponines

De nombreux composés «formant du savon» sont des glycosides. La partie aglycone des saponines glycosidiques se compose de triterpénoïdes pentacycliques ou de stéroïdes tétracycliques. Ils sont structurellement hétérogènes, mais ont des caractéristiques fonctionnelles communes.

Dans leur structure, ils ont des portions de glycone hautement hydrophiles et des régions d'aglycone fortement hydrophobes, qui fournissent des propriétés émulsifiantes, de sorte qu'ils peuvent être utilisés comme détergents.

Les saponines sont présentes dans un large éventail de familles de plantes, parmi lesquelles les espèces appartenant à la famille des Liliacées, illustrées par l'espèce Narthecium ossifragum.

Les glycosides d'anthraquinone

Ils sont moins courants dans le règne végétal par rapport aux autres glycosides mentionnés ci-dessus. Ils sont présents dans Rumex crispus et des espèces du genre Rheum. L'effet de son ingestion correspond à une sécrétion exagérée d'eau et d'électrolytes accompagnée d'un péristaltisme dans le côlon.

Flavonoïdes et pro-anthocyanes

De nombreux flavonoïdes et leurs oligomères, les pro-anthocyanes, se présentent sous forme de glycosides. Ces pigments sont très communs dans une grande partie du règne végétal, à l'exception des algues, des champignons et de certaines cornifères.

Ils peuvent exister dans la nature sous forme de C- ou O-glucosides, selon la nature de la liaison glycosidique qui se produit entre les régions glycon et algicone, de sorte que certains sont plus résistants à l'hydrolyse chimique que d'autres.

La structure aglycone des flavonoïdes C-glucoside correspond à trois anneaux avec un groupe phénolique qui leur confère la caractéristique des antioxydants. L'union du groupe saccharide à la région aglycone se produit par des liaisons carbone-carbone entre le carbone anomérique du sucre et le carbone C6 ou C8 du noyau aromatique du flavonoïde.

Références

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