HÉTÉROPOLYSACCHARIDES: CARACTÉRISTIQUES, STRUCTURE, FONCTIONS - LA BIOLOGIE - 2025

Les hétéropolysaccharides ou hétéroglycanes sont un groupe de glucides complexes classés dans le groupe des polysaccharides, qui comprennent tous les glucides composés de plus de 10 unités monosaccharidiques de différents types de sucres.

La plupart des hétéropolysaccharides synthétisés dans la nature ne contiennent généralement que deux monosaccharides différents. Pendant ce temps, les hétéropolysaccharides synthétiques possèdent généralement trois unités monosaccharidiques différentes ou plus.

Exemple de l'unité de base d'un hétéropolysaccharide (Source: Ccostell via Wikimedia Commons)

Les hétéropolysaccharides sont des macromolécules qui remplissent des fonctions essentielles à la vie. Ils sont composés de plusieurs monomères de sucre différents (monosaccharides), liés de manière répétitive entre eux par des liaisons glycosidiques de différents types.

Parmi les glucides complexes que l'on trouve le plus fréquemment dans la nature, on trouve l'hémicellulose, les pectines et l'agar-agar, et la plupart de ceux-ci sont des polysaccharides d'intérêt commercial pour les industries alimentaires.

Dans le contexte médical, les hétéropolysaccharides les plus étudiés ont été ceux du tissu conjonctif, ceux des groupes sanguins, ceux associés aux glycoprotéines comme la γ-globuline et les glycolipides qui enrobent les neurones du système nerveux central.

Au fil des années et avec les progrès scientifiques, différentes techniques ont été développées pour l'étude des hétéropolysaccharides, qui impliquent généralement leur décomposition en leurs monosaccharides constitutifs et leur analyse individuelle.

Ces techniques de séparation sont différentes pour chaque glucide et dépendent des caractéristiques physiques et chimiques de chaque glucide. Cependant, la chromatographie est la technique la plus utilisée pour l'analyse des hétéropolysaccharides.

Caractéristiques et structure

Les hétéropolysaccharides sont des polymères linéaires ou ramifiés composés d'unités répétitives de deux ou plusieurs monosaccharides différents. Il faut tenir compte du fait que ces monosaccharides peuvent être ou non dans la même proportion.

Les hétéropolysaccharides ont des structures complexes, avec une topologie généralement ramifiée et, dans leur état natif, ils ont une morphologie asymétrique et quelque peu amorphe.

Les unités répétitives qui composent les hétéropolysaccharides (monosaccharides, disaccharides ou oligosaccharides) sont liées entre elles par des liaisons α- ou β-glucosidiques. Dans ces unités, il est courant d'observer des modifications ou des substitutions telles que des groupes méthyle et acétyle et autres, notamment dans les ramifications.

De plus, l'association de certaines molécules avec des hétéropolysaccharides peut conférer à ces derniers une charge nette, qui a des fonctions physiologiques importantes dans différents types de cellules.

Glucides bactériens

Les hétéropolysaccharides microbiens sont composés d'unités répétitives de trois à huit monosaccharides qui peuvent être linéaires ou ramifiés. Ils sont généralement composés des monosaccharides D-glucose, D-galactose et L-rhamnose dans des proportions différentes.

Le fucose, le mannose, le ribose, le fructose, les monosaccharides et les monosaccharides substitués par du glycerol et d'autres peuvent être obtenus, bien que dans une moindre mesure.

Caractéristiques

En règle générale, les hétéropolysaccharides fonctionnent comme des supports extracellulaires pour des organismes de tous les règnes, des bactéries aux humains. Ces sucres, avec les protéines fibreuses, sont les composants les plus importants de la matrice extracellulaire chez les animaux et de la lame intermédiaire chez les plantes.

Les hétéropolysaccharides sont fréquemment associés à des protéines pour former des protéoglycanes, des glycosaminoglycanes et même des mucopolysaccharides. Ceux-ci remplissent diverses fonctions, de la régulation de l'absorption de l'eau, en agissant comme une sorte de «ciment» cellulaire et en fonctionnant comme un lubrifiant biologique, entre autres.

Les hétéropolysaccharides des tissus conjonctifs ont des groupes acides dans leurs structures. Ceux-ci agissent comme des ponts entre les molécules d'eau et les ions métalliques. L'hétéropolysaccharide le plus courant dans ces tissus est l'acide uronique avec des substitutions sulfatées.

Les protéoglycanes peuvent être trouvés en tant qu'éléments structurels de la membrane plasmique, agissant comme corécepteurs dans la réception de stimuli à la surface de la membrane cellulaire et stimulant les mécanismes de réponse interne.

Les globulines sont des glycoprotéines qui font partie du système immunitaire de nombreux animaux et basent leur système de reconnaissance sur la partie des hétéropolysaccharides qu'ils ont dans leur couche la plus externe.

Les héparines ont des fonctions anticoagulantes et sont des mucoglacanes qui utilisent des disaccharides avec des substituants sulfatés pour réduire leur charge négative et interférer avec l'union entre la thrombine et les plaquettes, favorisant, à son tour, la liaison des antithrombines et inactivant les prothrombines.

Exemples

Hémicellulose

Ce terme englobe un groupe d'hétéropolysaccharides qui comprennent des monosaccharides tels que le glucose, le xylose, le mannose, l'arabinose, le galactose et divers acides uroniques dans leur structure. Cependant, les structures les plus courantes sont des polymères linéaires de xylanes et de xyloglycanes liés par des liaisons β-1,4.

Ces hétéropolysaccharides sont très abondants dans la paroi cellulaire des plantes. Ils sont également solubles dans des solutions alcalines concentrées et certains types développent une forme fibrillaire où ils agissent comme agents de cimentation dans les tissus végétaux.

Pectine

Les pectines sont des polysaccharides de la couche intermédiaire entre les parois cellulaires d'origine primaire des plantes. Son composant principal est l'acide D-galacturonique lié par une liaison α-D-1,4, dans laquelle certains carboxyles peuvent être estérifiés avec des groupes méthyle.

Ce type de sucre a la capacité de polymériser facilement au contact des esters méthyliques et d'autres sucres tels que le galactose, le rabbinose et le rhamnose. Ils sont largement utilisés dans l'industrie alimentaire pour donner de la fermeté à certains produits comme les confitures, les compotes et les gommes sucrées.

Héparine

Il s'agit d'un anticoagulant produit dans le sang et dans divers organes tels que les poumons, les reins, le foie et la rate des animaux. Il est composé de 12 à 50 répétitions d'acide D-glucuronique ou d'acide L-iduronique et de N-acétyl-D-glucosamine. Les héparines sont des polysaccharides de type glycosaminoglycane à forte charge négative.

Les héparines sont d'une grande importance industrielle et sont obtenues artificiellement à partir du génie génétique des bactéries ou naturellement à partir des poumons des bovins ou de la muqueuse intestinale des porcs.

Acide hyaluronique

C'est l'un des médicaments les plus utilisés dans l'industrie esthétique comme lubrifiant en raison de ses propriétés visqueuses, élastiques et rhéologiques. Il est utilisé comme lubrifiant oculaire, amortisseur dans les articulations et pour retarder les processus de vieillissement, car il réduit l'activité des cellules dans le cycle cellulaire.

C'est un polymère appartenant au groupe des glycosaminoglycanes et composé d'acide D-glucuronique et de N-acétyl-D-glucosamine, liés entre eux par une liaison β-1,3. On le trouve dans presque toutes les cellules procaryotes et eucaryotes, en particulier dans les tissus conjonctifs et la peau des animaux.

Références

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