Biopolymères glucidiques I 27.02.2019

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Université de Monastir
INSTITUT SUPERIEUR DE BIOTECHNOLOGIE DE MONASTIR
Année Universitaire 20182018-2019
Master BIOTECHNOLOGIE
Caractérisation des extraits et molécules d’intérêt
- BIOPOLYMERES GLUCIDIQUES D’ORIGINE MARINE -
Raoui Mounir MAAROUFI
Biopolymères glucidiques d’origine marine I
SOMMAIRE
I- Généralités sur les polysaccharides
Résidus monosaccharidiques communs
Principaux groupements chimiques substituants
La liaison osidique
Polysaccharides et glycosaminoglycanes
- homopolysaccharides
- hétéropolysaccharides
Biosynthèse des glycosaminoglycanes
Localisation tissulaire
Rôles biologiques
RM Maaroufi
Biopolymères glucidiques d’origine marine I
SOMMAIRE
II
II-- Techniques d’extraction
Délipidation - dépigmentation
Digestion enzymatique
Précipitation sélective par un détergent cationique
Précipitation à l’éthanol
Dialyse
Lyophilisation
RM Maaroufi
Biopolymères glucidiques d’origine marine I
RM Maaroufi
SOMMAIRE
III
III-- Techniques de purification
IV-- Caractérisation de la masse molaire
IV
V - Caractérisation structurale par spectroscopie infrarouge à transformée de
Fourier FTIR
VI - Identification enzymatique
RM Maaroufi
Biopolymères glucidiques d’origine marine I
I- Généralités
Polysaccharides et glycosaminoglycanes
- homopolysaccharides
- hétéropolysaccharides
Les glucides :
définition, introduction
Molécules simples ou complexes
Comportant fonction(s) hydrophiles
mais solubles ou non solubles
En fait répondant à une classification systématique
1- oses simples (monosaccharides) et dérivés
Isoméries
Nombre de carbones
Fonction cétone ou aldéhyde
Autres fonctions (basiques, acides)
2- disaccharides (2 oses simples)
Constitués par les
oses simples et/ou
polysacharides (simples(simples
et complexes)et complexes)
3-3-polysacharides
4- association glucides avec d’autres composants
lipides
Protéines et peptide
Bases puriques et pyrimidiques
leurs dérivés
Biopolymères glucidiques d’origine marine I
RM Maaroufi
I- Généralités
Généralités sur les fonctions des glucides
Structures
Tissu conjonctif et milieux extracellulaires
Adhésion cellules - MEC
Association avec les peptides et protéines
Source d’énergie
Rôle fondamental du glucose
Formes de réserve (glycogène, amidon)
Importance des modes de liaison entre les oses
simples dans les polyosides et des groupements
chimiques substituants
RM Maaroufi
Biopolymères glucidiques d’origine marine I
I- Généralités
A- Résidus monosaccharidiques communs
Les oses simples : classification et notion d’isomères
Formes cycliques et anomères
CH2OH
H
4C
5
6
O
C
H
OH
H
H
C2
OH C3
H
OH
C1
OH
α
α-D-Glucopyranose
O
HOCH2
1 CH2OH
6
C
H
H
C
OH C 2
C OH
OH
H
5
4
β
CH2OH
6
3
α-D-Fructofuranose
H
4C
5
O
C
H
OH
OH
C1
H
H
C2
OH C3
H
Projections de Haworth
H2C
OH
O
C
H
OH C 2
H
C
C
OH
H
4
3
1
CH2OH
β-D-Fructofuranose
CH
Pyrane
OH
6
5
CH
HC
β-D-Glucopyranose
HOCH2
O
HC
O
CH
C
HC
CH
Furane
Projection de Haworth: les OH au dessus et en dessous du plan
RM Maaroufi
Biopolymères glucidiques d’origine marine I
I- Généralités
A- Résidus monosaccharidiques communs
Les oses simples : classification et notion d’épimères
Formes cycliques et anomères
CH2OH
5
C
H
OH
H
4C
OH C3
H
6
O
H
C2
H
C1
OH
OH
α-D-Glucose
α
H
4C
H
C3
H
OH
O
H
H
C1
OH
α-D-Galactose
5
OH C
H
C
OH
4
H
Projections de Haworth
OH
C1
H
C2
HC
OH
H
C3
C2
H
OH
CH
H2C
O
OH
C1
β-D-Galactose
O
HC
CH2OH
6
O
H
C2
C
H
OH
β-D-Glucose
CH2OH
5
5
OH C3
H
6
OH C
H
C
OH
4
β
CH2OH
6
H
CH
Pyrane
RM Maaroufi
Biopolymères glucidiques d’origine marine I
I- Généralités
A- Résidus monosaccharidiques communs
Configurations spatiales
H
CH2OH
HO
HO
OH
H
Configuration favorisée
O
HO
H
H
H
β-D-Glucose
H
CH2OH
HO
H
HO
OH
H
Configuration « chaise »
H
HO
Configuration « bateau »
Configuration spatiales chaise ou bateau
Anomères α et β
Généralisables à tous les oses simples
L’anomérie est importante pour la liaison entre deux oses simples
RM Maaroufi
Biopolymères glucidiques d’origine marine I
I- Généralités
A- Résidus monosaccharidiques communs
Principaux dérivés osidiques
Fonction amine en C2 de l’hexose
6CH2OH
5
O
C
OH
H
C1
4C OH H
H
OH C3 C2
H
H
NH2
6CH2OH
5
C
H
4C OH
OH C3
H
HEXOSAMINES
H
O
1
H C
H
C2
β-D-Galactosamine
β-D-Mannosamine
NH
C
β-D-Glucosamine
OH
O
CH3
N-Acétyl-β-D-Glucosamine
N-Acétyl-β-D-Galactosamine
Acétylamine en C2
N-Acétyl-β-D-Mannosamine
RM Maaroufi
Biopolymères glucidiques d’origine marine I
I- Généralités
A- Résidus monosaccharidiques communs
Principaux dérivés osidiques
Oxydation de l’hydroxyle en C6
COO
6
COO
6
5
O
C
OH
H
C1
4C OH H
H
OH C3 C2
H
H
Acides uroniques
OH
Acide
β-D-Glucuronique
Carboxyle en C6
COO
6
5
O
OH C
OH
H
C1
4C OH H
H
H C3 C2
H
OH
Acide
β-D-Galacturonique
5
O
C
OH
H
C1
4C OH O H
H
OH C3 C2
H
H
H
Acide
β-D-Mannuronique
RM Maaroufi
Biopolymères glucidiques d’origine marine I
I- Généralités
A- Résidus monosaccharidiques communs
Principaux dérivés osidiques
Groupe méthyle (réduction de l’hydroxyle en C6)
Déhydroxylation du carbone
H
H
5
O H
C
6
CH3
C
OH C 1
H
4
C 2 OH
OH C
H
3
OH
H
β-L-Fucose
(6-désoxy-L-galactose)
Déhydroxylation du carbone
5
O
OH C
6
CH3
C
H
H
4
H
OH
C1
C3
C2 H
OH
OH
α-L-Rhamnose
(6-désoxy-L-galactose)
- Stéréoisomères L
- Liaison avec les lipides
et les protéines
- Rôles physiologiques ++++
RM Maaroufi
Biopolymères glucidiques d’origine marine I
I- Généralités
A- Résidus monosaccharidiques communs
Principaux dérivés osidiques
Un ose simple complexe:
L’acide NN-acétylneuraminique (NANA) ou sialique
responsable de
la sensation
visqueuse de
la salive et
des mucines
enrobant les
organes
corporels.
rôle important
dans les
interactions
intercellulaires
CH3
O
C
HN
H
C
4
3
H C OH
2
H
C OH
5C
1
HOCH2
H
H
6C
OH
O
9
COOC
H
C
8
OH
7
H
Dérivé de la NN-acétylmannosamine
protection
des protéines
contre leur
dégradation par
les protéases
récepteur pour
les
virus Influenza
pour permettre
leur attachement
aux cellules
muqueuses (une
étape précoce du
déclenchement
de la grippe
grippe))
RM Maaroufi
Biopolymères glucidiques d’origine marine I
I- Généralités
B- La liaison osidique
La liaison osidique
Addition de deux oses simples
Liaison O-osidique (O-glycosidique)
Condensation de deux hydroxyles:
- soit liés aux carbones anomériques des deux oses
- soit 1 OH lié au carbone anomérique + 1 OH lié à un autre carbone
H
C
OH
H
+
H2O
C
HO
+H2O
H
H
C
C
O
Dénomination biochimique dépend:
-De la nature des oses
-Des anomères
-Des carbones porteurs des hydroxyles engagés dans la liaison
-Des formes cycliques
RM Maaroufi
Biopolymères glucidiques d’origine marine I
I- Généralités
B- La liaison osidique
Exemples de liaisons osidiques
Cas du lactose
CH2OH
CH2OH
6
6
Ose dont le
carbone
anomérique
est engagé
à gauche
5
OH C
H
C
OH
4
H
C3
H
Galactose
5
C
H
OH
O
OH
H
C1
C2 H
C3
C2 H
OH
H
OH
Glucose
O
H
H
C1
O
4C
0-β-D-galactopyranosyl-(1->4)-β-D-glucopyranose
Ose dont le
carbone
anomérique
est libre à droite
(extrémité
réductrice)
RM Maaroufi
Biopolymères glucidiques d’origine marine I
I- Généralités
B- La liaison osidique
Exemples de liaisons osidiques
Cas du saccharose
CH2OH
6
H
4C
5
C
H
OH
OH C3
H
Glucose
O
H
H
C1
C2
OH
O
HOCH2
H
1
C
2
O
H
OH C 5
C
C
OH
H
3
4
CH2OH
6
Fructose
Les deux carbones anomériques sont engagés dans la liaison O-osidique
0-α-D-glucopyranosyl-(1->2)-β-D-fructofuranoside
RM Maaroufi
Biopolymères glucidiques d’origine marine I
I- Généralités
C- Polysaccharides et glycosaminoglycanes
Les homo- et hétéro-polysaccharides
Linéaires
branchés
Homopolysaccharides
Linéaires
branchés
Hétéropolysaccharides
RM Maaroufi
Biopolymères glucidiques d’origine marine I
I- Généralités
C- Polysaccharides et glycosaminoglycanes
Les homopolysaccharides de structure:
Cellulose et chitine
Cellulose: polymère linéaire de 10 à 15000 β-D-glucose
- Liaisons β-(1->4)
H
HO
H
HO
OH
H
CH2
H
O
O
O
H
HOCH2
Attention
Ose dessiné
à l’envers !
Nombreuses
liaisons H intra
et interchaînes
HO
HO
H
H
H
H
Liaison osidique
en
OH
CH2
H
HO
O
H
HO
HO
HO
H
O
HOCH2
H
H
H
O
configuration
β
H
Structure linéaire
Chitine: polymère linéaire de 10 à 15000 β-N-acétyl-D-glucosamine
- Liaisons β-(1->4)
Biopolymères glucidiques d’origine marine I
I- Généralités
RM Maaroufi
C- Polysaccharides et glycosaminoglycanes
Les homopolysaccharides de structure:
Hydroxyle sur
le C2
Cellulose :
glucose (β
(β 1 4) glucose
Cellulose et chitine
RM Maaroufi
Biopolymères glucidiques d’origine marine I
I- Généralités
C- Polysaccharides et glycosaminoglycanes
Les homopolysaccharides de structure:
Cellulose et chitine
Acétylamine
sur le C2
Chitine : N
N--acétylglucosamine (β
(β 1 4) NN-acétylglucosamine
RM Maaroufi
Biopolymères glucidiques d’origine marine I
I- Généralités
C- Polysaccharides et glycosaminoglycanes
Les homopolysaccharides de réserve: amidons et glycogène
Liaisons α-(1->4)-glycopyranosyl
6
5
C
4
OH C3
H
H
4C
5
O
C
H
OH H
C3
C2
H
OH
H
C1
4C
O
4C
O
OH
5
H
H
C1
C3
C2
H
OH
4C
O
5
O
C
H
OH H
C3
C2
H
OH
C1
C2
H
OH
O
CHLiaison
2
CH2OH
osidique
6
en
5
6
6
O
C
H
OH H
H
C3
CH2OH
6
H
5
O
C
H
OH H
H
C1
C2
CH2OH
CH2OH
6
H
O
C
H
OH H
H
Liaisons α-(1->6)glycopyranosyl
CH2OH
CH2OH
6
H
H
C1
O
4C
5
O H
O H
C
H C
H configurationH
OH H C 1 4 C OH H C 1
O
C2
C2
C
C
α
3
H
3
OH
Liaisons α-(1->4)-glycopyranosyl
H
OH
RM Maaroufi
Biopolymères glucidiques d’origine marine I
I- Généralités
C- Polysaccharides et glycosaminoglycanes
Les hétéropolysaccharides de structure: Glycosaminoglycanes et protéoglycanes
Composants du cell-coat et de la matrice extracellulaire (tissu conjonctif)
Liaison
O-osidique
(sérine, thréonine)
Répétition
de dimères
O-Ser
O-Ser
protéine
Structure générale
RM Maaroufi
Biopolymères glucidiques d’origine marine I
I- Généralités
C- Polysaccharides et glycosaminoglycanes
Les hétéropolysaccharides de structure: Glycosaminoglycanes
Chaînes polysaccharidiques constituées en général de la
répétition d’un disaccharide «Acide uronique - Hexosamine»
6
6
5
O
(H,OH)
1
4
3
2
6
Acide glucuronique
COOH
Structure cyclique
du glucose
CH2OH
5
O
O
(H,OH)
1
4
3
Glucosamine
CH2OH
5
4
2
2
3
(H,OH)
1
NH2
Présence éventuelle de groupements chimiques substituants
6
Groupement sulfate substituant sur le C6
de la glucosamine
CH2OSO3-
6-O-SO3Glucosamine
5
O
4
2
3
(H,OH)
1
NH2
RM Maaroufi
Biopolymères glucidiques d’origine marine I
I- Généralités
C- Polysaccharides et glycosaminoglycanes
Les hétéropolysaccharides de structure: Glycosaminoglycanes
Composition des dimères répétés : hyaluronate (ou acide hyaluronique)
CH2OH
Le seul GAG non sulfaté !
6
H
Masse moléculaire élevée !
COO
6
H
C1 de N-acétyl
glucosamine
4C
O
5
C
4
O
C
H
OH
C3
C1
H
C2 H
H
OH
Acide glucuronique
O
β 1->3
OH
5
C
H
O
C3
C1
H
C2 H
H
NH
C O
CH3
O
C4 de acide
glucuronique
β 1->4
Le seul qui ne soit
jamais sous forme
de protéoglycane!
N-acétyl-glucosamine
- 50000 sous unités/chaîne
- Composant fluide synovial (articulation, vitrée (œil), tendons, cartilage (avec
chondroïtine et kératane sulfate)
RM Maaroufi
Biopolymères glucidiques d’origine marine I
I- Généralités
C- Polysaccharides et glycosaminoglycanes
Les hétéropolysaccharides de structure: Glycosaminoglycanes
-O SO
3
Chondroïtine sulfate
-
H
C1 de N-acétyl
galactosamine
4C
O
6COO
5
O
C
H
C1
OH H
C2 H
C
3
H
OH
Acide glucuronique
4
O
β 1->3
C1 de N-acétyl
galactosamine
4C
O
C
4
O
6 COO-
C1
OH H
C2 H
C
3
H
OSO3Acide iduronique
C
3
H C1
C2 H
O
C4 de acide
glucuronique
β 1->4
NH
C O
CH3
N-acétyl-galactosamine sulfatée
H
5
O
C
H
H
-O SO
3
Dermatane sulfate
H
C
H
6CH2OH
5
O
C
H
α 1->3
6CH2OH
5
C
H
C
H
3
O
H C1
C2 H
O
C4 de acide
iduronique
β 1->4
NH
C O
CH3
N-acétyl-galactosamine sulfatée
RM Maaroufi
Biopolymères glucidiques d’origine marine I
I- Généralités
C- Polysaccharides et glycosaminoglycanes
Les hétéropolysaccharides de structure: Glycosaminoglycanes
H
Héparane sulfate
-
H
C1 de
glucosamine
6COO
5
O
C
H
C1
OH H
C2 H
C
3
4C
O
4
C
β 1->4
H
H
H
C1 de
glucosamine
4C
O
6
C
4
COO-
C1
OH H
C2 H
C
3
H
OOSO3Acide iduronique
3
H
O
H C1
C2 H
O
C4 de acide
glucuronique
β 1->4
NH-OSO3-
Glucosamine
Héparine
O
C
H
C
O
H
OH
Acide glucuronique
5
6CH2OH
5
C
6CH2OSO35
C
H
O
C
α 1->4
H
3
O
H C1
C2 H
NH-OSO3-
Glucosamine
O
β 1->4
C4 de acide
iduronique
RM Maaroufi
Biopolymères glucidiques d’origine marine I
I- Généralités
C- Polysaccharides et glycosaminoglycanes
Glycosaminoglycanes
GalNAc/S
GlcNAc/S
Galactosaminoglycanes
GlcA
Chondoitine
Sulfate (CS)
Glucosaminoglycanes
GlcA/IdoA
Gal
HexA
Dermatane
sulfate (DS)
GlcA/IdoA
Héparine/Héparane
sulfate (H/HS)
Kératane
sulfate (KS)
GlcA
Acide Hyaluronique
(AH)
RM Maaroufi
Biopolymères glucidiques d’origine marine I
I- Généralités
D- Biosynthèse des glycosaminoglycanes
Biosynthèse des protéoglycanes
A l’exception du hyaluronane, les principaux GAGs existent naturellement comme
composants des protéoglycanes
Les protéines centrales (« cores » ou noyaux protéiques) des protéoglycanes sont
synthétisées dans le réticulum endoplasmique rugueux
Les chaînes de GAGs sont assemblées sur ces protéines centrales dans l’appareil
de Golgi
Pour produire des chaînes d’héparane sulfate ou de chondroïtine sulfate, un
« élément de liaison » de 4 sucres est d’abord attaché aux chaînes latérales
hydroxyles de certains résidus sérine d’une protéine centrale
Les chaînes de GAGs
sont allongées par
addition alternée de
monomères de sucres
Les monomères peuvent
être modifiés par des
épimérases, des
transférases …
RM Maaroufi
Biopolymères glucidiques d’origine marine I
I- Généralités
D- Biosynthèse des glycosaminoglycanes
Biosynthèse des protéoglycanes
Liaison entre une chaîne de GAG et son noyau protéique
dans un protéoglycanne
Choix de la sérine ?
Fig 19-39
RM Maaroufi
Biopolymères glucidiques d’origine marine I
I- Généralités
D- Biosynthèse des glycosaminoglycanes
Biosynthèse des protéoglycanes
Addition des chaînes
polysaccharidiques
Dans le Golgi
Addition d’un tétrasaccharide de liaison à une sérine du
noyau protéique
Sert d’amorce pour la croissance de la chaîne
Addition sucre par sucre grâce à une glycosyl
transférase spécifique
Modifications covalentes des saccharides
Quelques épimérisations + sulfatations
RM Maaroufi
Biopolymères glucidiques d’origine marine I
I- Généralités
D- Biosynthèse des glycosaminoglycanes
Biosynthèse des protéoglycanes
Biosynthèse des GAGs (Sasisekharan et al. 2006).
Biopolymères glucidiques d’origine marine I
I- Généralités
RM Maaroufi
E- Localisation tissulaire
Localisation cellulaire et tissulaire des glycosaminoglycanes et protéoglycanes
RM Maaroufi
Biopolymères glucidiques d’origine marine I
I- Généralités
E- Localisation tissulaire
Localisation cellulaire et tissulaire des glycosaminoglycanes et protéoglycanes
Les molécules d'agrécanes
d'agrécanes::
Protéines
de liaison
Elles sont formées d’une protéine
axiale sur laquelle s’attachent des
chaînes de glycosaminoglycanes
(GAG).
GAGs
Les molécules d’agrécanes
d’agrécanes
s'assemblent elleselles-mêmes à des
molécules d'acides hyaluronique
pour former un maillage d'agrégats
de protéolycanes
protéolycanes..
Agrécane
Acide hyaluronique
Biopolymères glucidiques d’origine marine I
I- Généralités
RM Maaroufi
E- Localisation tissulaire
Localisation cellulaire et tissulaire des glycosaminoglycanes et protéoglycanes
Fig 19-41(A)
Agrégat d'agrécanne de
cartilage foetal de
boeuf (microscopie
électronique +
ombrage au platine)
Biopolymères glucidiques d’origine marine I
I- Généralités
RM Maaroufi
E- Localisation tissulaire
Localisation cellulaire et tissulaire des glycosaminoglycanes et protéoglycanes
Exemples de HSPGs: perlecanes (membrane cellulaire
et MEC), syndecanes (membrane cellulaire) …
Remplissage des espaces intercellulaires, Formation de
gels hydratés : Turgescence, Signalisation, Contrôle des
activités péricellulaires
Biopolymères glucidiques d’origine marine I
I- Généralités
RM Maaroufi
F- Rôles biologiques
Rôles biologiques des glycosaminoglycanes: rôle antithrombogène de l’héparane sulfate
Rôles divers : rétention
d ’eau, reconnaissance
et signalisation
cellulaires, régulation
de l ’hémostase, ...
L’héparane sulfate
contribue à la nonnonthrombogénicité de la
face luminale de
l’endothélium
vasculaire
Biopolymères glucidiques d’origine marine I
I- Généralités
RM Maaroufi
F- Rôles biologiques
Rôles biologiques des glycosaminoglycanes: rôles dans l’angiogenèse et la cicatrisation
Les protéoglycanes à
héparane sulfate
(HSPGs) sont
nécessaires pour
l’intégrité structurale et
fonctionnelle de
l’endothélium. Les
HSPGs présents au pôle
basal de l’endothélium
jouent un rôle de
récepteurs matriciels en
interagissant avec
plusieurs types de
facteurs de croissance
(protection,
concentration, rôle de
réservoir, libération
contrôlée …)
Biopolymères glucidiques d’origine marine I
RM Maaroufi
II-- Techniques d’extraction
II
Techniques d’extraction
Délipidation - dépigmentation
Matière première constituée souvent par des tissus pigmentés
Pigments souvent de nature apolaire
Pigments apolaires solubles dans les solvants organiques *
* Eviter les solvants toxiques pour les organismes vivants (ex. méthanol …)
La matière première est lavée, séchée, coupée en petits morceaux
ou broyée
Biopolymères glucidiques d’origine marine I
II-- Techniques d’extraction
II
Techniques d’extraction
RM Maaroufi
Biopolymères glucidiques d’origine marine I
II-- Techniques d’extraction
II
Techniques d’extraction
Raie douce (Raja montagui)
RM Maaroufi
Biopolymères glucidiques d’origine marine I
II-- Techniques d’extraction
II
Techniques d’extraction
Délipidation - dépigmentation
Préparation des substances
insolubles dans l’alcool (SIA) :
100g de la matière séchée sont
mélangés avec 0.8L d’éthanol
96% pendant 30 minutes à 78°C.
Un montage de chauffage à
reflux est utilisé pour éviter la
perte de solvant par évaporation
RM Maaroufi
Biopolymères glucidiques d’origine marine I
II-- Techniques d’extraction
II
Techniques d’extraction
Délipidation - dépigmentation
- Placer dans le ballon les
réactifs
-Adapter un réfrigérant
vertical, réfrigérant à boule
comme ci-dessus
- Dans le réfrigérant à
boule, faire circuler l'eau
froide, du bas vers le haut.
-Chauffer le mélange
réactionnel à l'aide d’un
chauffe ballon placé sur un
support élévateur
légèrement surélevé et
maintenir le mélange à
ébullition.
RM Maaroufi
Biopolymères glucidiques d’origine marine I
II-- Techniques d’extraction
II
Techniques d’extraction
Délipidation - dépigmentation
Filtration sous vide
Après refroidissement à
température ambiante, le
mélange est filtré sur
Buchner.
RM Maaroufi
Biopolymères glucidiques d’origine marine I
II-- Techniques d’extraction
II
Techniques d’extraction
Trompe à vide
Elle s’adapte sur un
robinet d’eau froide
(orifice d’en haut).
Lorsque l’eau y circule
(il suffit d’ouvrir le
robinet), une
dépression se crée au
niveau de l’orifice
horizontal (raccorder
ici la fiole à vide),
créant une dépression
dans la fiole à vide à
laquelle elle est jointe.
Par l’orifice du bas,
l’eau s’écoule.
RM Maaroufi
Biopolymères glucidiques d’origine marine I
RM Maaroufi
II-- Techniques d’extraction
II
Techniques d’extraction
Délipidation - dépigmentation
L’ensemble de l’opération est répété 2 fois d’abord dans l’éthanol
puis dans l’acétone
Les substances insolubles dans l’alcool, SIA, sont séchées à l’air
libre ou à l’étuve pendant 3 heures à 60°C.
La préparation de la SIA permet d’éliminer une partie importante des
sels, des macromolécules de faibles masses, des pigments et la
totalité des graisses qui se trouvent dans les tissus.
Biopolymères glucidiques d’origine marine I
II-- Techniques d’extraction
II
Techniques d’extraction
Délipidation - dépigmentation
Substance insoluble dans l’alcool (SIA)obtenue à
partir de la peau de Raja montagui
RM Maaroufi
Biopolymères glucidiques d’origine marine I
RM Maaroufi
II-- Techniques d’extraction
II
Techniques d’extraction
Digestion enzymatique
Rappel : Les glycosaminoglycanes, à part l’acide hyaluronique, se trouvent sous
forme de protéoglycanes, liés par covalence à une chaîne polypeptidique centrale.
Biopolymères glucidiques d’origine marine I
RM Maaroufi
II-- Techniques d’extraction
II
Techniques d’extraction
Digestion enzymatique
La papaïne est une enzyme protéolytique à large spectre, son action vise à lyser les
chaînes protéiques centrales et donc à libérer et obtenir les chaînes de
glycosaminoglycanes seules.
5 g de SIA sont dissous dans 250 ml d’une solution
d’acétate de sodium 0.1M (pH 6.0), contenant 5 mM
d’EDTA et 5 mM cystéine.
Au mélange, on ajoute 510 mg de papaïne, la protéolyse
se fait à une température de 60 ° C pendant 24 heures.
Après protéolyse le mélange est refroidi à température
ambiante puis filtré. Le résidu récupéré, lavé avec 138 ml
d’eau distillée est filtré de nouveau.
Les deux filtrats sont ensuite rassemblés
RM Maaroufi
Biopolymères glucidiques d’origine marine I
II-- Techniques d’extraction
II
Techniques d’extraction
Digestion enzymatique
La papaïne est une enzyme protéolytique à large spectre, son action vise à lyser les
chaînes protéiques centrales et donc à libérer et obtenir les chaînes de
glycosaminoglycanes seules.
GAGs lié au core protéique
Protéolyse par la papaïne
Chaînes de GAGs libres
RM Maaroufi
Biopolymères glucidiques d’origine marine I
II-- Techniques d’extraction
II
Techniques d’extraction
Précipitation sélective par un détergent cationique
Le cétylpyridinium chloride (CPC) et le cetytriméthylammonium bromide (CTAB) sont
deux détergents cationiques utilisés pour précipiter sélectivement les polymères
anioniques
CPC
CTAB
INSTITUT SUPERIEUR DE BIOTECHNOLOGIE DE MONASTIR
Année Universitaire 20182018-2019
Master BIOTECHNOLOGIE
Caractérisation des extraits et molécules d’intérêt
- BIOPOLYMERES GLUCIDIQUES D’ORIGINE MARINE -
Raoui Mounir MAAROUFI
Biopolymères glucidiques d’origine marine I
SOMMAIRE
I- Généralités sur les polysaccharides
Résidus monosaccharidiques communs
Principaux groupements chimiques substituants
La liaison osidique
Polysaccharides et glycosaminoglycanes
- homopolysaccharides
- hétéropolysaccharides
Biosynthèse des glycosaminoglycanes
Localisation tissulaire
Rôles biologiques
RM Maaroufi
Biopolymères glucidiques d’origine marine I
SOMMAIRE
II
II-- Techniques d’extraction
Délipidation - dépigmentation
Digestion enzymatique
Précipitation sélective par un détergent cationique
Précipitation à l’éthanol
Dialyse
Lyophilisation
RM Maaroufi
Biopolymères glucidiques d’origine marine I
RM Maaroufi
SOMMAIRE
III
III-- Techniques de purification
IV-- Caractérisation de la masse molaire
IV
V - Caractérisation structurale par spectroscopie infrarouge à transformée de
Fourier FTIR
VI - Identification enzymatique
RM Maaroufi
Biopolymères glucidiques d’origine marine I
I- Généralités
Polysaccharides et glycosaminoglycanes
- homopolysaccharides
- hétéropolysaccharides
Les glucides :
définition, introduction
Molécules simples ou complexes
Comportant fonction(s) hydrophiles
mais solubles ou non solubles
En fait répondant à une classification systématique
1- oses simples (monosaccharides) et dérivés
Isoméries
Nombre de carbones
Fonction cétone ou aldéhyde
Autres fonctions (basiques, acides)
2- disaccharides (2 oses simples)
Constitués par les
oses simples et/ou
polysacharides (simples(simples
et complexes)et complexes)
3-3-polysacharides
4- association glucides avec d’autres composants
lipides
Protéines et peptide
Bases puriques et pyrimidiques
leurs dérivés
Biopolymères glucidiques d’origine marine I
RM Maaroufi
I- Généralités
Généralités sur les fonctions des glucides
Structures
Tissu conjonctif et milieux extracellulaires
Adhésion cellules - MEC
Association avec les peptides et protéines
Source d’énergie
Rôle fondamental du glucose
Formes de réserve (glycogène, amidon)
Importance des modes de liaison entre les oses
simples dans les polyosides et des groupements
chimiques substituants
RM Maaroufi
Biopolymères glucidiques d’origine marine I
I- Généralités
A- Résidus monosaccharidiques communs
Les oses simples : classification et notion d’isomères
Formes cycliques et anomères
CH2OH
H
4C
5
6
O
C
H
OH
H
H
C2
OH C3
H
OH
C1
OH
α
α-D-Glucopyranose
O
HOCH2
1 CH2OH
6
C
H
H
C
OH C 2
C OH
OH
H
5
4
β
CH2OH
6
3
α-D-Fructofuranose
H
4C
5
O
C
H
OH
OH
C1
H
H
C2
OH C3
H
Projections de Haworth
H2C
OH
O
C
H
OH C 2
H
C
C
OH
H
4
3
1
CH2OH
β-D-Fructofuranose
CH
Pyrane
OH
6
5
CH
HC
β-D-Glucopyranose
HOCH2
O
HC
O
CH
C
HC
CH
Furane
Projection de Haworth: les OH au dessus et en dessous du plan
RM Maaroufi
Biopolymères glucidiques d’origine marine I
I- Généralités
A- Résidus monosaccharidiques communs
Les oses simples : classification et notion d’épimères
Formes cycliques et anomères
CH2OH
5
C
H
OH
H
4C
OH C3
H
6
O
H
C2
H
C1
OH
OH
α-D-Glucose
α
H
4C
H
C3
H
OH
O
H
H
C1
OH
α-D-Galactose
5
OH C
H
C
OH
4
H
Projections de Haworth
OH
C1
H
C2
HC
OH
H
C3
C2
H
OH
CH
H2C
O
OH
C1
β-D-Galactose
O
HC
CH2OH
6
O
H
C2
C
H
OH
β-D-Glucose
CH2OH
5
5
OH C3
H
6
OH C
H
C
OH
4
β
CH2OH
6
H
CH
Pyrane
RM Maaroufi
Biopolymères glucidiques d’origine marine I
I- Généralités
A- Résidus monosaccharidiques communs
Configurations spatiales
H
CH2OH
HO
HO
OH
H
Configuration favorisée
O
HO
H
H
H
β-D-Glucose
H
CH2OH
HO
H
HO
OH
H
Configuration « chaise »
H
HO
Configuration « bateau »
Configuration spatiales chaise ou bateau
Anomères α et β
Généralisables à tous les oses simples
L’anomérie est importante pour la liaison entre deux oses simples
RM Maaroufi
Biopolymères glucidiques d’origine marine I
I- Généralités
A- Résidus monosaccharidiques communs
Principaux dérivés osidiques
Fonction amine en C2 de l’hexose
6CH2OH
5
O
C
OH
H
C1
4C OH H
H
OH C3 C2
H
H
NH2
6CH2OH
5
C
H
4C OH
OH C3
H
HEXOSAMINES
H
O
1
H C
H
C2
β-D-Galactosamine
β-D-Mannosamine
NH
C
β-D-Glucosamine
OH
O
CH3
N-Acétyl-β-D-Glucosamine
N-Acétyl-β-D-Galactosamine
Acétylamine en C2
N-Acétyl-β-D-Mannosamine
RM Maaroufi
Biopolymères glucidiques d’origine marine I
I- Généralités
A- Résidus monosaccharidiques communs
Principaux dérivés osidiques
Oxydation de l’hydroxyle en C6
COO
6
COO
6
5
O
C
OH
H
C1
4C OH H
H
OH C3 C2
H
H
Acides uroniques
OH
Acide
β-D-Glucuronique
Carboxyle en C6
COO
6
5
O
OH C
OH
H
C1
4C OH H
H
H C3 C2
H
OH
Acide
β-D-Galacturonique
5
O
C
OH
H
C1
4C OH O H
H
OH C3 C2
H
H
H
Acide
β-D-Mannuronique
RM Maaroufi
Biopolymères glucidiques d’origine marine I
I- Généralités
A- Résidus monosaccharidiques communs
Principaux dérivés osidiques
Groupe méthyle (réduction de l’hydroxyle en C6)
Déhydroxylation du carbone
H
H
5
O H
C
6
CH3
C
OH C 1
H
4
C 2 OH
OH C
H
3
OH
H
β-L-Fucose
(6-désoxy-L-galactose)
Déhydroxylation du carbone
5
O
OH C
6
CH3
C
H
H
4
H
OH
C1
C3
C2 H
OH
OH
α-L-Rhamnose
(6-désoxy-L-galactose)
- Stéréoisomères L
- Liaison avec les lipides
et les protéines
- Rôles physiologiques ++++
RM Maaroufi
Biopolymères glucidiques d’origine marine I
I- Généralités
A- Résidus monosaccharidiques communs
Principaux dérivés osidiques
Un ose simple complexe:
L’acide NN-acétylneuraminique (NANA) ou sialique
responsable de
la sensation
visqueuse de
la salive et
des mucines
enrobant les
organes
corporels.
rôle important
dans les
interactions
intercellulaires
CH3
O
C
HN
H
C
4
3
H C OH
2
H
C OH
5C
1
HOCH2
H
H
6C
OH
O
9
COOC
H
C
8
OH
7
H
Dérivé de la NN-acétylmannosamine
protection
des protéines
contre leur
dégradation par
les protéases
récepteur pour
les
virus Influenza
pour permettre
leur attachement
aux cellules
muqueuses (une
étape précoce du
déclenchement
de la grippe
grippe))
RM Maaroufi
Biopolymères glucidiques d’origine marine I
I- Généralités
B- La liaison osidique
La liaison osidique
Addition de deux oses simples
Liaison O-osidique (O-glycosidique)
Condensation de deux hydroxyles:
- soit liés aux carbones anomériques des deux oses
- soit 1 OH lié au carbone anomérique + 1 OH lié à un autre carbone
H
C
OH
H
+
H2O
C
HO
+H2O
H
H
C
C
O
Dénomination biochimique dépend:
-De la nature des oses
-Des anomères
-Des carbones porteurs des hydroxyles engagés dans la liaison
-Des formes cycliques
RM Maaroufi
Biopolymères glucidiques d’origine marine I
I- Généralités
B- La liaison osidique
Exemples de liaisons osidiques
Cas du lactose
CH2OH
CH2OH
6
6
Ose dont le
carbone
anomérique
est engagé
à gauche
5
OH C
H
C
OH
4
H
C3
H
Galactose
5
C
H
OH
O
OH
H
C1
C2 H
C3
C2 H
OH
H
OH
Glucose
O
H
H
C1
O
4C
0-β-D-galactopyranosyl-(1->4)-β-D-glucopyranose
Ose dont le
carbone
anomérique
est libre à droite
(extrémité
réductrice)
RM Maaroufi
Biopolymères glucidiques d’origine marine I
I- Généralités
B- La liaison osidique
Exemples de liaisons osidiques
Cas du saccharose
CH2OH
6
H
4C
5
C
H
OH
OH C3
H
Glucose
O
H
H
C1
C2
OH
O
HOCH2
H
1
C
2
O
H
OH C 5
C
C
OH
H
3
4
CH2OH
6
Fructose
Les deux carbones anomériques sont engagés dans la liaison O-osidique
0-α-D-glucopyranosyl-(1->2)-β-D-fructofuranoside
RM Maaroufi
Biopolymères glucidiques d’origine marine I
I- Généralités
C- Polysaccharides et glycosaminoglycanes
Les homo- et hétéro-polysaccharides
Linéaires
branchés
Homopolysaccharides
Linéaires
branchés
Hétéropolysaccharides
RM Maaroufi
Biopolymères glucidiques d’origine marine I
I- Généralités
C- Polysaccharides et glycosaminoglycanes
Les homopolysaccharides de structure:
Cellulose et chitine
Cellulose: polymère linéaire de 10 à 15000 β-D-glucose
- Liaisons β-(1->4)
H
HO
H
HO
OH
H
CH2
H
O
O
O
H
HOCH2
Attention
Ose dessiné
à l’envers !
Nombreuses
liaisons H intra
et interchaînes
HO
HO
H
H
H
H
Liaison osidique
en
OH
CH2
H
HO
O
H
HO
HO
HO
H
O
HOCH2
H
H
H
O
configuration
β
H
Structure linéaire
Chitine: polymère linéaire de 10 à 15000 β-N-acétyl-D-glucosamine
- Liaisons β-(1->4)
Biopolymères glucidiques d’origine marine I
I- Généralités
RM Maaroufi
C- Polysaccharides et glycosaminoglycanes
Les homopolysaccharides de structure:
Hydroxyle sur
le C2
Cellulose :
glucose (β
(β 1 4) glucose
Cellulose et chitine
RM Maaroufi
Biopolymères glucidiques d’origine marine I
I- Généralités
C- Polysaccharides et glycosaminoglycanes
Les homopolysaccharides de structure:
Cellulose et chitine
Acétylamine
sur le C2
Chitine : N
N--acétylglucosamine (β
(β 1 4) NN-acétylglucosamine
RM Maaroufi
Biopolymères glucidiques d’origine marine I
I- Généralités
C- Polysaccharides et glycosaminoglycanes
Les homopolysaccharides de réserve: amidons et glycogène
Liaisons α-(1->4)-glycopyranosyl
6
5
C
4
OH C3
H
H
4C
5
O
C
H
OH H
C3
C2
H
OH
H
C1
4C
O
4C
O
OH
5
H
H
C1
C3
C2
H
OH
4C
O
5
O
C
H
OH H
C3
C2
H
OH
C1
C2
H
OH
O
CHLiaison
2
CH2OH
osidique
6
en
5
6
6
O
C
H
OH H
H
C3
CH2OH
6
H
5
O
C
H
OH H
H
C1
C2
CH2OH
CH2OH
6
H
O
C
H
OH H
H
Liaisons α-(1->6)glycopyranosyl
CH2OH
CH2OH
6
H
H
C1
O
4C
5
O H
O H
C
H C
H configurationH
OH H C 1 4 C OH H C 1
O
C2
C2
C
C
α
3
H
3
OH
Liaisons α-(1->4)-glycopyranosyl
H
OH
RM Maaroufi
Biopolymères glucidiques d’origine marine I
I- Généralités
C- Polysaccharides et glycosaminoglycanes
Les hétéropolysaccharides de structure: Glycosaminoglycanes et protéoglycanes
Composants du cell-coat et de la matrice extracellulaire (tissu conjonctif)
Liaison
O-osidique
(sérine, thréonine)
Répétition
de dimères
O-Ser
O-Ser
protéine
Structure générale
RM Maaroufi
Biopolymères glucidiques d’origine marine I
I- Généralités
C- Polysaccharides et glycosaminoglycanes
Les hétéropolysaccharides de structure: Glycosaminoglycanes
Chaînes polysaccharidiques constituées en général de la
répétition d’un disaccharide «Acide uronique - Hexosamine»
6
6
5
O
(H,OH)
1
4
3
2
6
Acide glucuronique
COOH
Structure cyclique
du glucose
CH2OH
5
O
O
(H,OH)
1
4
3
Glucosamine
CH2OH
5
4
2
2
3
(H,OH)
1
NH2
Présence éventuelle de groupements chimiques substituants
6
Groupement sulfate substituant sur le C6
de la glucosamine
CH2OSO3-
6-O-SO3Glucosamine
5
O
4
2
3
(H,OH)
1
NH2
RM Maaroufi
Biopolymères glucidiques d’origine marine I
I- Généralités
C- Polysaccharides et glycosaminoglycanes
Les hétéropolysaccharides de structure: Glycosaminoglycanes
Composition des dimères répétés : hyaluronate (ou acide hyaluronique)
CH2OH
Le seul GAG non sulfaté !
6
H
Masse moléculaire élevée !
COO
6
H
C1 de N-acétyl
glucosamine
4C
O
5
C
4
O
C
H
OH
C3
C1
H
C2 H
H
OH
Acide glucuronique
O
β 1->3
OH
5
C
H
O
C3
C1
H
C2 H
H
NH
C O
CH3
O
C4 de acide
glucuronique
β 1->4
Le seul qui ne soit
jamais sous forme
de protéoglycane!
N-acétyl-glucosamine
- 50000 sous unités/chaîne
- Composant fluide synovial (articulation, vitrée (œil), tendons, cartilage (avec
chondroïtine et kératane sulfate)
RM Maaroufi
Biopolymères glucidiques d’origine marine I
I- Généralités
C- Polysaccharides et glycosaminoglycanes
Les hétéropolysaccharides de structure: Glycosaminoglycanes
-O SO
3
Chondroïtine sulfate
-
H
C1 de N-acétyl
galactosamine
4C
O
6COO
5
O
C
H
C1
OH H
C2 H
C
3
H
OH
Acide glucuronique
4
O
β 1->3
C1 de N-acétyl
galactosamine
4C
O
C
4
O
6 COO-
C1
OH H
C2 H
C
3
H
OSO3Acide iduronique
C
3
H C1
C2 H
O
C4 de acide
glucuronique
β 1->4
NH
C O
CH3
N-acétyl-galactosamine sulfatée
H
5
O
C
H
H
-O SO
3
Dermatane sulfate
H
C
H
6CH2OH
5
O
C
H
α 1->3
6CH2OH
5
C
H
C
H
3
O
H C1
C2 H
O
C4 de acide
iduronique
β 1->4
NH
C O
CH3
N-acétyl-galactosamine sulfatée
RM Maaroufi
Biopolymères glucidiques d’origine marine I
I- Généralités
C- Polysaccharides et glycosaminoglycanes
Les hétéropolysaccharides de structure: Glycosaminoglycanes
H
Héparane sulfate
-
H
C1 de
glucosamine
6COO
5
O
C
H
C1
OH H
C2 H
C
3
4C
O
4
C
β 1->4
H
H
H
C1 de
glucosamine
4C
O
6
C
4
COO-
C1
OH H
C2 H
C
3
H
OOSO3Acide iduronique
3
H
O
H C1
C2 H
O
C4 de acide
glucuronique
β 1->4
NH-OSO3-
Glucosamine
Héparine
O
C
H
C
O
H
OH
Acide glucuronique
5
6CH2OH
5
C
6CH2OSO35
C
H
O
C
α 1->4
H
3
O
H C1
C2 H
NH-OSO3-
Glucosamine
O
β 1->4
C4 de acide
iduronique
RM Maaroufi
Biopolymères glucidiques d’origine marine I
I- Généralités
C- Polysaccharides et glycosaminoglycanes
Glycosaminoglycanes
GalNAc/S
GlcNAc/S
Galactosaminoglycanes
GlcA
Chondoitine
Sulfate (CS)
Glucosaminoglycanes
GlcA/IdoA
Gal
HexA
Dermatane
sulfate (DS)
GlcA/IdoA
Héparine/Héparane
sulfate (H/HS)
Kératane
sulfate (KS)
GlcA
Acide Hyaluronique
(AH)
RM Maaroufi
Biopolymères glucidiques d’origine marine I
I- Généralités
D- Biosynthèse des glycosaminoglycanes
Biosynthèse des protéoglycanes
A l’exception du hyaluronane, les principaux GAGs existent naturellement comme
composants des protéoglycanes
Les protéines centrales (« cores » ou noyaux protéiques) des protéoglycanes sont
synthétisées dans le réticulum endoplasmique rugueux
Les chaînes de GAGs sont assemblées sur ces protéines centrales dans l’appareil
de Golgi
Pour produire des chaînes d’héparane sulfate ou de chondroïtine sulfate, un
« élément de liaison » de 4 sucres est d’abord attaché aux chaînes latérales
hydroxyles de certains résidus sérine d’une protéine centrale
Les chaînes de GAGs
sont allongées par
addition alternée de
monomères de sucres
Les monomères peuvent
être modifiés par des
épimérases, des
transférases …
RM Maaroufi
Biopolymères glucidiques d’origine marine I
I- Généralités
D- Biosynthèse des glycosaminoglycanes
Biosynthèse des protéoglycanes
Liaison entre une chaîne de GAG et son noyau protéique
dans un protéoglycanne
Choix de la sérine ?
Fig 19-39
RM Maaroufi
Biopolymères glucidiques d’origine marine I
I- Généralités
D- Biosynthèse des glycosaminoglycanes
Biosynthèse des protéoglycanes
Addition des chaînes
polysaccharidiques
Dans le Golgi
Addition d’un tétrasaccharide de liaison à une sérine du
noyau protéique
Sert d’amorce pour la croissance de la chaîne
Addition sucre par sucre grâce à une glycosyl
transférase spécifique
Modifications covalentes des saccharides
Quelques épimérisations + sulfatations
RM Maaroufi
Biopolymères glucidiques d’origine marine I
I- Généralités
D- Biosynthèse des glycosaminoglycanes
Biosynthèse des protéoglycanes
Biosynthèse des GAGs (Sasisekharan et al. 2006).
Biopolymères glucidiques d’origine marine I
I- Généralités
RM Maaroufi
E- Localisation tissulaire
Localisation cellulaire et tissulaire des glycosaminoglycanes et protéoglycanes
RM Maaroufi
Biopolymères glucidiques d’origine marine I
I- Généralités
E- Localisation tissulaire
Localisation cellulaire et tissulaire des glycosaminoglycanes et protéoglycanes
Les molécules d'agrécanes
d'agrécanes::
Protéines
de liaison
Elles sont formées d’une protéine
axiale sur laquelle s’attachent des
chaînes de glycosaminoglycanes
(GAG).
GAGs
Les molécules d’agrécanes
d’agrécanes
s'assemblent elleselles-mêmes à des
molécules d'acides hyaluronique
pour former un maillage d'agrégats
de protéolycanes
protéolycanes..
Agrécane
Acide hyaluronique
Biopolymères glucidiques d’origine marine I
I- Généralités
RM Maaroufi
E- Localisation tissulaire
Localisation cellulaire et tissulaire des glycosaminoglycanes et protéoglycanes
Fig 19-41(A)
Agrégat d'agrécanne de
cartilage foetal de
boeuf (microscopie
électronique +
ombrage au platine)
Biopolymères glucidiques d’origine marine I
I- Généralités
RM Maaroufi
E- Localisation tissulaire
Localisation cellulaire et tissulaire des glycosaminoglycanes et protéoglycanes
Exemples de HSPGs: perlecanes (membrane cellulaire
et MEC), syndecanes (membrane cellulaire) …
Remplissage des espaces intercellulaires, Formation de
gels hydratés : Turgescence, Signalisation, Contrôle des
activités péricellulaires
Biopolymères glucidiques d’origine marine I
I- Généralités
RM Maaroufi
F- Rôles biologiques
Rôles biologiques des glycosaminoglycanes: rôle antithrombogène de l’héparane sulfate
Rôles divers : rétention
d ’eau, reconnaissance
et signalisation
cellulaires, régulation
de l ’hémostase, ...
L’héparane sulfate
contribue à la nonnonthrombogénicité de la
face luminale de
l’endothélium
vasculaire
Biopolymères glucidiques d’origine marine I
I- Généralités
RM Maaroufi
F- Rôles biologiques
Rôles biologiques des glycosaminoglycanes: rôles dans l’angiogenèse et la cicatrisation
Les protéoglycanes à
héparane sulfate
(HSPGs) sont
nécessaires pour
l’intégrité structurale et
fonctionnelle de
l’endothélium. Les
HSPGs présents au pôle
basal de l’endothélium
jouent un rôle de
récepteurs matriciels en
interagissant avec
plusieurs types de
facteurs de croissance
(protection,
concentration, rôle de
réservoir, libération
contrôlée …)
Biopolymères glucidiques d’origine marine I
RM Maaroufi
II-- Techniques d’extraction
II
Techniques d’extraction
Délipidation - dépigmentation
Matière première constituée souvent par des tissus pigmentés
Pigments souvent de nature apolaire
Pigments apolaires solubles dans les solvants organiques *
* Eviter les solvants toxiques pour les organismes vivants (ex. méthanol …)
La matière première est lavée, séchée, coupée en petits morceaux
ou broyée
Biopolymères glucidiques d’origine marine I
II-- Techniques d’extraction
II
Techniques d’extraction
RM Maaroufi
Biopolymères glucidiques d’origine marine I
II-- Techniques d’extraction
II
Techniques d’extraction
Raie douce (Raja montagui)
RM Maaroufi
Biopolymères glucidiques d’origine marine I
II-- Techniques d’extraction
II
Techniques d’extraction
Délipidation - dépigmentation
Préparation des substances
insolubles dans l’alcool (SIA) :
100g de la matière séchée sont
mélangés avec 0.8L d’éthanol
96% pendant 30 minutes à 78°C.
Un montage de chauffage à
reflux est utilisé pour éviter la
perte de solvant par évaporation
RM Maaroufi
Biopolymères glucidiques d’origine marine I
II-- Techniques d’extraction
II
Techniques d’extraction
Délipidation - dépigmentation
- Placer dans le ballon les
réactifs
-Adapter un réfrigérant
vertical, réfrigérant à boule
comme ci-dessus
- Dans le réfrigérant à
boule, faire circuler l'eau
froide, du bas vers le haut.
-Chauffer le mélange
réactionnel à l'aide d’un
chauffe ballon placé sur un
support élévateur
légèrement surélevé et
maintenir le mélange à
ébullition.
RM Maaroufi
Biopolymères glucidiques d’origine marine I
II-- Techniques d’extraction
II
Techniques d’extraction
Délipidation - dépigmentation
Filtration sous vide
Après refroidissement à
température ambiante, le
mélange est filtré sur
Buchner.
RM Maaroufi
Biopolymères glucidiques d’origine marine I
II-- Techniques d’extraction
II
Techniques d’extraction
Trompe à vide
Elle s’adapte sur un
robinet d’eau froide
(orifice d’en haut).
Lorsque l’eau y circule
(il suffit d’ouvrir le
robinet), une
dépression se crée au
niveau de l’orifice
horizontal (raccorder
ici la fiole à vide),
créant une dépression
dans la fiole à vide à
laquelle elle est jointe.
Par l’orifice du bas,
l’eau s’écoule.
RM Maaroufi
Biopolymères glucidiques d’origine marine I
RM Maaroufi
II-- Techniques d’extraction
II
Techniques d’extraction
Délipidation - dépigmentation
L’ensemble de l’opération est répété 2 fois d’abord dans l’éthanol
puis dans l’acétone
Les substances insolubles dans l’alcool, SIA, sont séchées à l’air
libre ou à l’étuve pendant 3 heures à 60°C.
La préparation de la SIA permet d’éliminer une partie importante des
sels, des macromolécules de faibles masses, des pigments et la
totalité des graisses qui se trouvent dans les tissus.
Biopolymères glucidiques d’origine marine I
II-- Techniques d’extraction
II
Techniques d’extraction
Délipidation - dépigmentation
Substance insoluble dans l’alcool (SIA)obtenue à
partir de la peau de Raja montagui
RM Maaroufi
Biopolymères glucidiques d’origine marine I
RM Maaroufi
II-- Techniques d’extraction
II
Techniques d’extraction
Digestion enzymatique
Rappel : Les glycosaminoglycanes, à part l’acide hyaluronique, se trouvent sous
forme de protéoglycanes, liés par covalence à une chaîne polypeptidique centrale.
Biopolymères glucidiques d’origine marine I
RM Maaroufi
II-- Techniques d’extraction
II
Techniques d’extraction
Digestion enzymatique
La papaïne est une enzyme protéolytique à large spectre, son action vise à lyser les
chaînes protéiques centrales et donc à libérer et obtenir les chaînes de
glycosaminoglycanes seules.
5 g de SIA sont dissous dans 250 ml d’une solution
d’acétate de sodium 0.1M (pH 6.0), contenant 5 mM
d’EDTA et 5 mM cystéine.
Au mélange, on ajoute 510 mg de papaïne, la protéolyse
se fait à une température de 60 ° C pendant 24 heures.
Après protéolyse le mélange est refroidi à température
ambiante puis filtré. Le résidu récupéré, lavé avec 138 ml
d’eau distillée est filtré de nouveau.
Les deux filtrats sont ensuite rassemblés
RM Maaroufi
Biopolymères glucidiques d’origine marine I
II-- Techniques d’extraction
II
Techniques d’extraction
Digestion enzymatique
La papaïne est une enzyme protéolytique à large spectre, son action vise à lyser les
chaînes protéiques centrales et donc à libérer et obtenir les chaînes de
glycosaminoglycanes seules.
GAGs lié au core protéique
Protéolyse par la papaïne
Chaînes de GAGs libres
RM Maaroufi
Biopolymères glucidiques d’origine marine I
II-- Techniques d’extraction
II
Techniques d’extraction
Précipitation sélective par un détergent cationique
Le cétylpyridinium chloride (CPC) et le cetytriméthylammonium bromide (CTAB) sont
deux détergents cationiques utilisés pour précipiter sélectivement les polymères
anioniques
CPC
CTAB
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