Une nouvelle enzyme découverte dans l’intestin humain pourrait révolutionner la recherche sur les prébiotiques et ouvrir la voie à de nouveaux traitements. Identifiée par des chercheurs japonais, cette enzyme cible spécifiquement un type de sucre complexe aux bienfaits potentiels pour la santé, jusqu’alors inexploré.
Les glycanes, souvent décrits comme des chaînes de sucre, jouent un rôle crucial dans de nombreux processus biologiques. Parmi eux, ceux contenant du galactose suscitent un intérêt croissant pour leurs propriétés prébiotiques, c’est-à-dire leur capacité à nourrir les bonnes bactéries intestinales. Cependant, pour exploiter pleinement leur potentiel, il est indispensable de comprendre comment les enzymes peuvent les dégrader. C’est dans ce contexte que des chercheurs de l’Université des sciences de Tokyo (TUS) ont fait une découverte majeure.
L’équipe, dirigée par le professeur agrégé Masahiro Nakajima, a identifié une nouvelle enzyme β-galactosidase au sein de la bactérie intestinale humaine *Bacteroides xylanisolvens*. Cette enzyme possède une spécificité remarquable : elle cible exclusivement un glycane jusqu’alors peu étudié, le β-1,2-galactooligosaccharide (GOS). Les galactosides, une famille de glycanes présents dans les plantes, les animaux et les micro-organismes, sont déjà connus pour leurs bienfaits. Ils se retrouvent notamment dans les parois cellulaires végétales et sont intégrés dans certains oligosaccharides prébiotiques bénéfiques pour la flore intestinale. De plus, des glycanes riches en galactose sont couramment ajoutés à des aliments transformés comme les jus et le lait en poudre.
Les β-galactosidases sont des enzymes clés dans la libération du galactose à partir des galactosides. Bien qu’elles soient présentes dans l’intestin des mammifères, notamment chez les bactéries intestinales telles que *Bifidobacterium*, leur spécificité varie. La découverte de cette nouvelle enzyme par le professeur Nakajima et ses collaborateurs, publiée en ligne dans *Communications Biology* le 16 janvier 2025, pourrait changer la donne.
« Bien qu’il existe de nombreux types de glycanes aux structures complexes, beaucoup conservent des fonctionnalités et des utilisations potentielles inconnues. Puisque les enzymes sont essentielles à la synthèse des glycanes, la recherche de nouvelles enzymes est extrêmement importante », explique le Dr Nakajima. « Notre nouvelle enzyme pourrait être utilisée pour synthétiser de grandes quantités de glycanes uniques aux propriétés prébiotiques potentiellement bénéfiques pour la santé humaine. »
L’étude a révélé que le gène Bxy_22780 chez *B. xylanisolvens* code pour cette β-galactosidase particulière. Après des essais initiaux qui n’ont pas montré d’activité sur les β-galactosides naturels, les chercheurs ont réussi à la caractériser en utilisant des substrats spécifiques, notamment le fluorure d’α-D-galactosyle. Des analyses par résonance magnétique nucléaire ont confirmé la production de β-1,2-galactobiose, un disaccharide.
Les recherches approfondies sur la spécificité de l’enzyme Bxy_22780 ont démontré sa haute affinité pour les galactooligosaccharides (GOS), en particulier ceux comportant des liaisons β-1,2-galactosidiques. Les études cinétiques ont également prouvé son efficacité sur le β-1,2-galactobiose et le β-1,2-galactotriose. L’examen de la structure de l’enzyme par diffraction des rayons X a permis de comprendre ce mécanisme sélectif. Il a été observé que l’enzyme interagit de manière optimale avec le méthyl β-galactopyranose au niveau d’un site clé, facilitant la rupture de ces chaînes de sucres spécifiques.
« Les β-1,2-galactooligosaccharides et les enzymes associées sont rarement documentés. Notre découverte constitue une étape cruciale vers la compréhension des fonctions de ces glycanes uniques, dont les rôles restent en grande partie méconnus », précise le Dr Nakajima. « Bien qu’il n’existe pas encore de preuves formelles de leurs propriétés prébiotiques, ces composés présentent un potentiel indéniable. De plus, cette enzyme pourrait ouvrir de nouvelles voies thérapeutiques pour des maladies comme la maladie de Chagas, causée par un parasite produisant des glycanes contenant ces structures. Notre enzyme pourrait ainsi non seulement améliorer la santé intestinale humaine, mais aussi contribuer au développement de nouvelles approches médicamenteuses vitales. »
La découverte de Bxy_22780 représente ainsi une avancée significative dans le domaine de la recherche prébiotique. Elle ouvre des perspectives prometteuses pour l’amélioration de la santé humaine, notamment par le développement de produits prébiotiques innovants destinés à renforcer la santé intestinale et les fonctions digestives, offrant de nouvelles opportunités pour les industries agroalimentaires et des compléments alimentaires.