Une percée pour la chimie des éponges
Publié par Isabelle le 12/01/2019 à 14:00
Source: CNRS INC
Certaines éponges méditerranéennes, de la famille des Crambeideae, se protègent des prédateurs en émettant en permanence un nuage d'alcaloïdes tout autour d'elles. La manière dont ces invertébrés biosynthétisent ces molécules intriguait jusqu'alors les scientifiques. Une équipe internationale est enfin parvenue à l'expliquer, grâce à des marquages radioactifs et des confirmations par chimie (La chimie est une science de la nature divisée en plusieurs spécialités, à l'instar de la physique et de la biologie avec lesquelles elle partage des espaces d'investigations communs ou proches.) bioinspirée en laboratoire. Ces travaux, publiés dans la revue Angewandte Chemie International Edition, aident à mieux comprendre la formation du squelette (Le squelette est une charpente animale rigide servant de support pour les muscles. Il est à la base de l'evolution des vertébrés. Celui ci leur a fourni un avantage sélectif conséquent suite au besoin d'un organisme...) moléculaire de différents types d'alcaloïdes.


Structure de la crambescine A, avec en jaune l'incorporation d'un acide (Un acide est un composé chimique généralement défini par ses réactions avec un autre type de composé chimique complémentaire, les bases.) aminé marqué au carbone 14 (Le carbone 14 est un isotope radioactif du carbone, noté 14C.).
©Laurent Evanno

Pour former un véritable bouclier chimique, les éponges marines de la famille des crambeideae émettent des nuages de molécules tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) autour (Autour est le nom que la nomenclature aviaire en langue française (mise à jour) donne à 31 espèces d'oiseaux qui, soit appartiennent au genre Accipiter, soit constituent...) d'elles. Celles-ci appartiennent à la vaste famille des alcaloïdes, des molécules naturelles comportant un ou plusieurs atomes (Un atome (du grec ατομος, atomos, « que l'on ne peut diviser ») est la plus petite partie d'un corps simple pouvant...) d'azote (L'azote est un élément chimique de la famille des pnictogènes, de symbole N et de numéro atomique 7. Dans le langage courant, l'azote désigne le gaz diatomique diazote N2, constituant...) et dont les exemples les plus connus sont la caféine (La caféine est un alcaloïde de la famille des méthylxanthines, présent dans de nombreux aliments, qui agit comme stimulant psychotrope et comme léger diurétique. La caféine a été découverte en...), la morphine (La morphine (du grec Μορφεύς, Morphée dieu du sommeil et des rêves) est un alcaloïde de l'opium utilisé comme médicament contre la douleur (analgésique)....), la cocaïne (La cocaïne est un alcaloïde extrait de la coca. Puissant stimulant du système nerveux central, elle est aussi un vasoconstricteur périphérique. En...) ou encore la nicotine (La nicotine (de Jean Nicot) est un alcaloïde présent dans les feuilles de tabac (jusqu'à 5 % du poids des feuilles) et à moindre concentration dans les...). Alors que la chimie marine suscite de plus en plus de travaux de recherches, à cause de la grande diversité de molécules qu'on y retrouve, les scientifiques n'étaient pas satisfaits des modèles expliquant comment ces éponges biosynthétisent leurs alcaloïdes.

Une équipe internationale a donc élaboré un protocole basé sur un marquage isotopique. Les chercheurs ont donné aux éponges différents nutriments, modifiés pour contenir des atomes radioactifs, puis observé si ces atomes apparaissaient dans les alcaloïdes sécrétés. Ce système, courant pour les bactéries (Les bactéries (Bacteria) sont des organismes vivants unicellulaires procaryotes, caractérisées par une absence de noyau et d'organites. La plupart des bactéries possèdent une paroi cellulaire glucidique, le peptidoglycane. Les...) ou les plantes, n'avait jusqu'alors que très peu été utilisé sur des invertébrés marins. Les chercheurs ont ensuite vérifié les hypothèses qu'ils en ont tirées en synthétisant eux-mêmes certains des alcaloïdes produits: les crambescines. Ces travaux permettent de mieux comprendre la biosynthèse de molécules qui jouent un rôle important dans l'écologie de différentes espèces d'éponges.

Ces travaux ont rassemblé des chercheurs du laboratoire Géoazur (CNRS/Université Nice Sophia Antipolis/IRD/Observatoire de la Cote D'azur), du laboratoire Biomolécules: Conception, isolement, synthèse (BioCIS, CNRS/Université Paris-Sud), du laboratoire de radioécologie de l'Agence internationale de l'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.) atomique, du laboratoire Chimie Organique (La chimie organique est une branche de la chimie concernant la description et l'étude d'une grande classe de molécules à base de carbone : les composés organiques.), Médicinale et Extractive et Toxicologie Expérimentale ( En art, il s'agit d'approches de création basées sur une remise en question des dogmes dominants tant sur le plan formel, esthétique, que sur le plan culturel et politique. En science, il s'agit d'approches de...) (COMETE, CNRS/Université Paris (Paris est une ville française, capitale de la France et le chef-lieu de la région d’Île-de-France. Cette ville est construite sur une boucle de la Seine, au centre du bassin...) Descartes), de l'Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est habituellement une institution de recherche. Par exemple, le Perimeter Institute for Theoretical...) de Chimie des Substances Naturelles (ICSN, CNRS) et de l'Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et sa transmission...) Nationale d'Irlande à Galway. Les porteurs de projets sont impliqués dans le Groupement de Recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances...) 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).) MediatEC (InEE et INC).

Références publication:
S. B. L. Silva, F. Oberhänsli, M.-A. Tribalat, G. Genta-Jouve, J.-L. Teyssié, M.-Y. Dechraoui-Bottein, J.-F. Gallard, L. Evanno,E. Poupon, O. P. Thomas
Insights into the biosynthesis of cyclic guanidine alkaloids from Crambeidae marine sponges
Angewandte Chemie International Edition Engl. – Novembre 2018
DOI: 10.1002/anie.201809539

Contact chercheurs:
- Erwan Poupon, BioCIS UMR8076, Université Paris-Sud, Université Paris-Saclay
- Laurent Evanno, BioCIS UMR8076, Université Paris-Sud, Université Paris-Saclay
- Olivier Thomas, GéoAzur UMR7329, Université de Nice Sophie Antipolis, IRD, Observatoire de la Côte d'Azur
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