Quelle chimie bleue pour les algues brunes ?
Les algues brunes renferment une chimie complexe, riche en molécules d’intérêt pour l’industrie nutraceutique, dédiée aux « aliments santé », cosmétique et pharmaceutique. Depuis Roscoff, une équipe perce les secrets de leur biosynthèse pour avancer vers de nouvelles applications.
Courantes sur nos littoraux, les algues brunes forment une famille appelée les phéophycées. Elles suscitent de plus en plus d’intérêt pour la recherche du fait des nombreux composés chimiques qu’elles contiennent. Des molécules pour lesquelles on ne comprend pas encore les mécanismes de biosynthèse, malgré l’importance qu’elles pourraient avoir dans l’économie bleue, qui repose sur les richesses de la mer. L’espèce Saccharina latissima compte parmi les plus exploitées.
« J’étudie les grandes algues brunes que l’on retrouve sur nos côtes, et plus particulièrement les sucres qu’elles produisent, se présente Cécile Hervé, directrice de recherche CNRS à la Station Biologique de Roscoff. Ces sucres, ou polysaccharides, sont par exemple des alginates, déjà employés en tant qu’hydrocolloïdes naturels dans l’industrie agro-alimentaire, et des fucanes au fort potentiel bioactif, mais paradoxalement peu exploité car on connaît encore très mal ces molécules. »
Ces sucres, qui représentent jusqu’à 40 % de la masse sèche des algues brunes, remplissent de nombreuses fonctions au sein des phéophycées, mais on ignore comment ils sont synthétisés. La connaissance de ces réactions est pourtant essentielle si l’on veut reproduire ces polysaccharides en laboratoire ou en optimiser la production naturelle. Le phénomène doit être compris à plusieurs niveaux : celui des gènes, des enzymes ou encore des cellules.
Des gènes aux enzymes
L’équipe constituée par Cécile Hervé a donc analysé les génomes récemment séquencés de plusieurs espèces d’algues brunes, avant d’aller regarder dans les cellules quelles protéines pourraient être impliquées dans la synthèse de ces sucres. Les chercheurs ont notamment employé des méthodes de fractionnement subcellulaire, des techniques qui consistent à détruire la membrane plasmique, à désorganiser la cellule puis à en séparer les différents compartiments cellulaires par ultracentrifugation.
« C’est une approche ultime, affirme Cécile Hervé. À partir des gènes et des protéines identifiées, nous pourrons isoler et produire des enzymes directement au laboratoire afin de caractériser finement leur activité. Nous saurons ainsi quels sucres sont synthétisés, et de quelle manière. »
L’équipe a pour cela dû annoter le génome de plusieurs espèces d’algues, puis a procédé à un premier élagage. Le fractionnement subcellulaire a montré des liens entre des fucanes et les protéines soupçonnées d’être impliquées dans leur synthèse, ce qui a permis de réduire le nombre de candidats. Il a alors été plus facile d’identifier les enzymes potentiellement responsables de la synthèse de fucanes, un certain type de glycosyltransférases.