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Posté par Michel le Vendredi 09/04/2010 à 00:00
Pourquoi les Japonais digèrent-ils facilement les sushis ?
Le porphyrane, un polymère de sucre présent dans les parois d'une algue rouge utilisée notamment pour préparer les sushis, est dégradé spécifiquement par une enzyme appelée porphyranase. Cette nouvelle activité enzymatique a été identifiée chez les bactéries (Les bactéries (Bacteria) sont des organismes vivants unicellulaires procaryotes, caractérisées par une absence de noyau et d'organites. La plupart des...) marines, et, de manière surprenante, au sein (Le sein (du latin sinus, « courbure, sinuosité, pli ») ou la poitrine dans son ensemble, constitue la région ventrale supérieure du torse d'un animal, et en particulier celle des mammifères qui englobe...) de bactéries peuplant les intestins des Japonais. Les scientifiques du CNRS (Le Centre national de la recherche scientifique, plus connu sous son sigle CNRS, est le plus grand organisme de recherche scientifique public français (EPST).) et de l'UPMC expliquent cette découverte par un transfert de gènes entre bactéries, qui aurait permis à la microflore des Japonais d'acquérir toute la "machinerie" pour consommer l'algue (Les algues sont des êtres vivants capables de photosynthèse dont le cycle de vie se déroule généralement en milieu aquatique. Elles constituent une part très importante de la biodiversité, et une...) entourant les sushis. Leurs résultats sont publiés dans la revue Nature du 8 avril 2010.

Sans flore intestinale (La flore intestinale est l'ensemble des micro-organismes qui se trouvent dans le tube digestif. Le terme de flore intestinale n'est guère correct, puisqu'il s'agit surtout de bactéries alors que le terme flore évoque...), l'Homme (Un homme est un individu de sexe masculin adulte de l'espèce appelée Homme moderne (Homo sapiens) ou plus simplement « Homme »....) ne peut dégrader les polymères de sucres contenus dans son alimentation, l'une des principales sources d'énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la chaleur, de la lumière, de produire un mouvement.) du cerveau (Le cerveau est le principal organe du système nerveux central des animaux. Le cerveau traite les informations en provenance des sens, contrôle de...). En effet, les bactéries intestinales contiennent des enzymes réputées pour "casser" les polysaccharides (1), ces polymères constitués de sucres. Elles sont essentielles, car le génome (Le génome est l'ensemble du matériel génétique d'un individu ou d'une espèce codé dans son ADN (à l'exception de certains virus dont le génome est porté par des molécules d'ARN). Il...) humain ne possède pas de telles enzymes.


Colonies de la flavobactérie marine Zobellia galactanivorans, étalées sur boîte de Pétri sur un milieu contenant de l'agar.
Crédits: © Tristan Barbeyron ? CNRS

Deux équipes de chercheurs travaillant au sein de la station biologique de Roscoff (Roscoff est une commune du département du Finistère, en région Bretagne, en France. Elle est aujourd'hui une station balnéaire...) (CNRS / UPMC) se sont intéressées à la porphyranase, une enzyme (Une enzyme est une molécule (protéine ou ARN dans le cas des ribozymes) permettant d'abaisser l'énergie d'activation d'une réaction et d'accélérer jusqu'à des millions de fois les réactions...) qui dégrade les polymères de sucres mais dont on ne soupçonnait pas la véritable action. Les scientifiques ont ainsi découvert que la porphyranase décompose une molécule (Une molécule est un assemblage chimique électriquement neutre d'au moins deux atomes, qui peut exister à l'état libre, et qui représente la plus petite quantité de...) bien spécifique: le porphyrane, et non un autre substrat comme cela avait été supposé jusqu'à présent (2). Le porphyrane est un polymère de sucre (Ce que l'on nomme habituellement le sucre est, dès 1406, une "substance de saveur douce extraite de la canne à sucre" (Chrétien de Troyes, Le Chevalier au lion). Il est majoritairement formé d'un...), un des constituants des parois d'une algue marine de couleur (La couleur est la perception subjective qu'a l'œil d'une ou plusieurs fréquences d'ondes lumineuses, avec une (ou des) amplitude(s) donnée(s).) rouge (La couleur rouge répond à différentes définitions, selon le système chromatique dont on fait usage.) appelée Porphyra. Ces dernières sont utilisées pour confectionner les "fameux" sushis. D'après les écrits, cette algue est consommée depuis de nombreuses générations par les Japonais (3). D'une grande importance culturelle au Japon, elle a parfois servi de cadeau ou bien, à payer certaines taxes.

Les chercheurs ont ensuite mis en évidence comment se déroulait la reconnaissance entre l'enzyme (porphyranase) et son substrat (porphyrane). Ils ont ainsi pu identifier la "signature" de la séquence qui intervient dans cette reconnaissance (site bien particulier de l'enzyme où se fixe le réactif). Comme prévu, cette nouvelle activité (Le terme d'activité peut désigner une profession.) enzymatique a été décelée chez les bactéries marines. Poussant leurs investigations, les scientifiques ont comparé les données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent codée, d'une chose, d'une transaction d'affaire, d'un événement, etc.) génomiques de la flore (La flore est l'ensemble des espèces végétales présentes dans un espace géographique ou un écosystème déterminé (par opposition à la faune). Le terme...) intestinale de 13 individus japonais et de 18 individus nord-américains. Ils ont alors découvert que la porphyranase était également présente dans la flore intestinale des Japonais (mais non dans celle des Nord-Américains).


Deux espèces de Porphyra (P. leucosticta - la plus grande feuille, brune; P. linearis - les plus petits morceaux, rougeâtres),
ramassées à marée (La marée est le mouvement montant (flux ou flot) puis descendant (reflux ou jusant) des eaux des mers et des océans causé par l'effet conjugué des forces de gravitation de la Lune et du Soleil.) basse sur des plages près de Roscoff, Bretagne.
Crédits: © Mirjam Czjzek ? CNRS

Les chercheurs supposent que la présence de l'enzyme dans la flore intestinale des Japonais est directement liée à leur mode de nutrition (La nutrition (du latin nutrire : nourrir) désigne les processus par lesquels un être vivant transforme des aliments pour assurer son fonctionnement. La nutrition est également une science pluridisciplinaire, comportant deux...). Grands consommateurs de Porphyra depuis plusieurs siècles, les Japonais seraient entrés en contact avec les bactéries marines qui renferment les porphyranases, via leur alimentation. Mirjam Czjzek et son équipe présument qu'un transfert de gènes des bactéries marines vers les bactéries de l'intestin (L'intestin est la partie du système digestif qui s'étend de la sortie de l'estomac à l'anus. Chez les humains et la plupart des mammifères, il est divisé en...) aurait permis à la microflore des Japonais de recevoir la "machinerie" pour dégrader les polymères de sucres de l'algue Porphyra. Ces travaux suggèrent que la nourriture associée à des bactéries marines pourrait être un moyen, pour la flore intestinale humaine, d'acquérir de nouvelles enzymes, ce qui pourrait entre autres expliquer leur diversité.


Notes:

(1) Par exemple, la cellulose et l'amidon (L'amidon (du latin amylum, non moulu) est un glucide complexe (polyoside) composé de chaînes de molécules de D-Glucose. Il s'agit d'une molécule de réserve énergétique pour les...).
(2) On pensait auparavant que l'agarose, un polymère de sucre tiré également des algues rouges était le substrat de cette enzyme.
(3) Les textes attestent que l'algue était une forme de paiement au 8e siècle (Un siècle est maintenant une période de cent années. Le mot vient du latin saeculum, i, qui signifiait race, génération. Il a ensuite indiqué la durée d'une génération humaine et faisait 33 ans...).


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Source: CNRS
Illustrations: Voir les légendes
 
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