Memoire Online - Effets des extraits de quelques plantes médicinales locales sur les enzymes alpha amylase, trypsine et lipase

Les enzymes sont classees et nominees en fonction de la nature des reactions chimiques qu'elles catalysent. Il y a six classes principales de reactions catalysees par les enzymes (Tableau III.1), ainsi qu'un certain nombre de sous-classes et de sous-sous-classes a l'interieur de chaque classe. Chaque enzyme se voit assignee deux noms et une classification a quatre chiffres (Donald Voet et Judith G. Voet, 1998).

6. Les enzymes etudiees

L'amylase a ete purifiee en 1835 du malt par Anselme Payen et Jean Persoz. Leur travail les a merles de suspecter que des substances semblables, maintenant connues sous le nom d'enzymes, pouvaient participer dans les processus biochimiques.

Elle est repandue dans tous les organismes vivants. Dans les systemes digestifs des humains et beaucoup d'autres mammiferes, elle est aussi appelee « diastase » (Encyclopaedia Britannica, 2007).

L'amylase hydrolyse l'amidon, le glycogene, et la dextrine pour former le glucose, le maltose et les dextrines.

Une alpha-amylase appelee la ptyaline est produite par les glandes salivaires, tandis que l'amylase pancreatique est secret& par le pancreas dans le petit intestin (Encyclopaedia Britannica, 2007). La Ptyaline commence la digestion du polysaccharide dans la bouche ; le processus est complete dans le petit intestin par l'amylase pancreatique, parfois appelee l'amylopsine (The Columbia Encyclopedia, 2006)

Les Béta-amylases sont presentes dans les levures, les moules, les bacteries, et les plantes, en particulier dans les grains. La 13-amylase attaque l'amylose de chain droite mais ne peut pas attaquer la majeure partie de l'amylopectine de chain en branche (Encyclopaedia Britannica, 2007).

Les trois domaines sont montres : le domaine A est rouge; le domaine B est jaune ; le domaine C est noir. L'ion de calcium (sphere bleue) et l'ion de chlorure (sphere jaune) sont egalement montres a proximite immediate du centre catalytique. Le ligand d'acarbose (bouleet-bdton vert) est lie au site actif. Des ligands de monosaccharide et de disaccharide (dans la representation de boule-et-bfiton) sont attaches aux accepteurs exterieurs (Minxie Qian et al, 1997).

Les a-amylases (a-1,4-glucan-4-glucanohydrolase, EC 3.2.1.1) sont les enzymes omnipresentes synthetisees dans tous les genres de la vie, de poids moleculaire 50 kDa. Tous les a-amylases lient au moms un ion fortement conserve de Ca²⁺ qui est exige pour l'integrite structurale et pour l'activite enzymatique (Nushin Aghajari et al, 2002).

L'a-amylase pancreatique humaine (APH) catalyse l'hydrolyse de la liaison glycosidique a(1-4) en polymeres de glucose tels que l'amidon. L'APH est composee de 496 acides amines en une seule chain de polypeptide liee aux ions essentiels de chlorure et de calcium. L'hydrolyse de l'amidon ou les substrats se produisent avec la conservation nette de la configuration au centre anomerique de sucre, et sont censes proceder par l'intermediaire d'un double mecanisme de &placement comportant la formation et l'hydrolyse d'un intennediaire de b covalent glycosyle-enzyme (Dr. Anjuman Begum, 2007).

Les amylases sont une partie de la plus large classe des enzymes hydrolytiques appelees les glycosidases, clivent les liaisons glycosidiques de l'amidon dormant les fragments de disaccharide qui sont plus tard decomposes en glucose (Figure III. 14).

^HO₀

Amidon

^H0₀0
HO

amylase

disaccharicles - glucose

Les inhibiteurs qui bloquent la reaction hydr olyt ique

Figure III. 14. Les inhibiteurs : l'acarbose et l'octapeptide de la reaction catalysee par l'amylase (Nicola Pohl, 2005).

Les inhibiteurs des amylases ont déjà montre leur utilite en aidant les diabetiques (Franco, O.L. et al, 2002). Les niveaux de glucose des diabetiques peuvent étre contrOles apres des repas par l'administration d'un inhibiteur d'amylase tel que l'acarbose. Acarbose est un produit naturel obtenu par la fermentation et est structurellement lie au substrat d'oligosaccharide d'amylase, car jusqu'a cinq residus de glucose sont connus pour étre adaptes dans le site actif d'amylase (Machius et al, 1996). Il est interessant que certains plantes et micro-organismes produisent les inhibiteurs d'amylase qui sont bases sur des proteins plutOt que les carbohydrates. Ces proteins inhibitrices, qui s'etendent dans la taille de 32 acides amines avec 3 liaisons disulfures a plus de 19 kDa, regule l'activite d'amylase endogene, par exemple dans les grains des plantes, aussi bien que pour defendre contre les amylases digestives d'autres organismes telles que les insectes (Breuer, 2003).

On a rapporte que l'inhibition des a-amylases induit la tolerance des carbohydrates, la satiete et la perte de poids, et pour prolonger le vide gastrique. Les inhibiteurs d' a-amylase ont ainsi un potentiel therapeutique pour le traitement de l'obesite et du diabete non-insulin (Juliet A. Gerrard et al, 2000).

6.2. La trypsine

Sous le terme de trypsine immun reactive (TIR), on regroupe un ensemble de molecules qui ont en commun d'être reconnues par divers anticorps developpes contre la trypsine humaine cationique ou trypsine-1. Cette protease est issue de l'activation du plus abondant des trypsinogenes produits par le pancreas chez l'homme.

La trypsine est une protein de 201 acides amines d'un poids moleculaire de 23 kDa et qui possede quatre ponts disulfures.

La trypsine est synthetisee par les cellules acines du pancreas sous forme d'une pro-enzyme qui inactive le trypsinogene. Il existe en fait deux trypsines originaires de deux isoformes differentes du trypsinogene mais a capacites catalytiques quasi identiques. Cette activite proteolytique est tres intense ; elle se manifeste au niveau des liaisons carboxyliques de la lysine et de l'arginine.

La plus grande partie de la secretion pancreatique passe dans le duodenum mais une faible partie est retrouvee dans le serum oil elle est amen& par les voies veineuses, lymphatiques et peritoneales. Il existerait egalement une secretion endocrine. La trypsine serique peut donc representer un passage fortuit de l'enzyme dans la circulation mais aussi un recyclage enzymatique ou encore un mecanisme d'autoregulation de la synthese. Une infime proportion du trypsinogene secrete se retrouve dans la circulation sanguine, oil it est detectable par des techniques sensibles.

Le pouvoir proteolytique de la trypsine est trop intense pour qu'elle circule isolement dans la circulation sanguine. Elle se presente donc dans le serum, liee a des inhibiteurs des proteases tels que l'a_i-antitrypsine et l'a₂-macroglobuline. La trypsine developpe son activite dans les voies intestinales (0. Gaillard, 1996).

Dessin de l'enzyme complexes avec son substrat polypeptidique (en vert) dont la chaine laterale d'arginine occupe la poche de specificite de l'enzyme (en pointilles bleu), la chaine des C_a, les pouts disulfures et les chains laterales de la triade catalytique, Serine 195, Histidine 57, et Aspartate 102 sont representees (D. Voet et J. G. Voet, 1995).

La trypsine est une enzyme de la digestion synthetisee et secret& par les cellules acinaires pancreatiques, en passant par le canal pancreatique, dans le duodenum (la partie superieure du petit intestin), elle catalyse l'hydrolyse d'une liaison peptidique d'un residu chargé positivement : l'arginine et la lysine (D. Voet et J. G. Voet, 1995).

Trypsine-like proteases a serine composent une famille d'enzymes avec une importante activite. Its sont connus pour étre impliques dans beaucoup d'etats physiologiques et desordres pathologiques. Leur activite non contrOlee est nes dangereuse et mene souvent aux maladies serieuses comme emphyseme, fibrose cystique ou developpement et progression de cancer. Par exemple, l'enzyme principale dans la croissance et la metastase de tumeur est activateur plasminogen d'urokinase (uPA) appartenant a la famille de protease a serine (trypsine-type).

Dans des conditions physiologiques normales, cette enzyme joue un role essentiel dans des processus d'angiogenese mais ces resultats non contrOles d'activite dans d'enormes niveaux de la plasmine active, qui facilite le mouvement des cellules de cancer (Marcin Sienczyk et Jozef Oleksyszyn, 2004).

Formes moleculaires multiples d'inhibiteurs de trypsine (TI) et chymotrypsine (CI), qui sont des enzymes digestives typiques des insectes, des mammiferes et des micro-organismes, et subtilisine (SI), une proteinase de beaucoup de bacteries et mycetes phytopathogenique (Alexander V. Konareva et al, 2001).

La grande variete d'inhibiteurs de protease a serine sont fournies par plusieurs sources telles que les tissus, micro-organismes, plantes, etc., jouent un role important en reglant les enzymes proteolytiques. L'analyse des complexes de protease-inhibiteur aide a la comprehension du mecanisme d'action, aussi bien que pour concevoir des inhibiteurs. Les inhibiteurs de protease sont repandus en nature, variant de petites molecules, peptides aux proteins. Jusqu'ici, 18 differents inhibiteurs de protease ont ete classifies et la liste est en croissance continue. Dans la plupart des inhibiteurs de protease la boucle de reactif-site, avec la geometrie specifique, bloque le site actif et la region substrat-liante (B. Syed Ibrahim et Vasantha Pattabhi, 2005).

L'activation inadequate du trypsinogene dans le pancreas mene au developpement de la pancreatite. Une fois que la trypsine est activee, elle est capable d'activer beaucoup d'autres proenzymes digestives. Ces enzymes pancreatiques activees augmentent plus loin l'autodigestion du pancreas. La trypsine active egalement des cellules par l'intermediaire du recepteur de trypsine. Le recepteur de la trypsine est egalement connu en tant qu'un des recepteurs actives par protease, a savoir PAR-2, recemment. Les cellules acinaires et les cellules de conduction expriment PAR-2 abondant. L'activite de la trypsine dans le pancreas est contrOlee principalement par l'inhibiteur pancreatique secrete de la trypsine (PSTI), qui est egalement connu en tant que type 1 de Kazal d'inhibiteur de protease de serine (SPINK1).

PSTI est synthetise dans les cellules acinaires du pancreas et agit en tant qu'un inhibiteur normal efficace de trypsine pour empécher l'occurrence de la pancreatite. Quand le trypsinogene est active a la trypsine dans le pancreas, PSTI lie immediatement a la trypsine pour empécher davantage l'activation des enzymes pancreatiques. PSTI bloque egalement l'activation supplementaire des cellules pancreatiques par l'intermediaire du recepteur de trypsine, PAR-2 (figure III. 16).

Kallikreinog6ne f Chymotrypsino gene Proelastase roc arb oxyp eptidase rop hasp holipas e A2

Figure 111.16. Voies d'activation des proenzymes et du PAR-2 par la trypsine.

Une fois que la trypsine est activee, elle est capable d'activer beaucoup d'autres proenzymes digestifs. La trypsine active egalement les cellules pancreatiques et inflammatoires par l'intermediaire de PAR-2. L'activite de trypsine dans le pancreas est contrOlee principalement par PSTI. Quand le trypsinogene est active a la trypsine dans le pancreas, PSTI lie immediatement a la trypsine pour empécher davantage l'activation des enzymes pancreatiques (Masahiko Hirota et al, 2003).

Effets des extraits de quelques plantes médicinales locales sur les enzymes alpha amylase, trypsine et lipase

5. Classification des enzymes

6. Les enzymes etudiees

6.2. La trypsine