Les enzymes lytiques telles que la cellulase, le lysozome, la labiase, l’achropeptidase et un certain nombre d’autres, jouent un rôle important dans l’extraction des protéines et de l’ADN. Si différentes enzymes lytiques peuvent être utilisées pour différentes applications, la cellulase est généralement l’enzyme de choix lorsqu’il s’agit de décomposer les parois cellulaires des plantes. Qu’est-ce qui rend la cellulase particulièrement utile pour la lyse des cellules végétales ? Voici quelques éléments à connaître.

Comprendre les cellulases : Getting Down to the Basics

La cellulase est une enzyme produite par des champignons, des bactéries et/ou des protozoaires qui aident à décomposer la cellulose et d’autres polysaccharides apparentés (par exemple, l’hémicellulose, la lichénine et les bêta-D-glucanes des céréales) en monosaccharides ou en sucres simples (c’est-à-dire le bêta-glucose), en polysaccharides plus courts et/ou en oligosaccharides en hydrolysant les liaisons 1,4-bêta-D-glycosidiques.

Cette enzyme lytique est économiquement importante car elle rend la majorité des composants végétaux disponibles pour une transformation ultérieure, un exploit presque impossible puisque les molécules de cellulose se lient fortement les unes aux autres et sont plutôt difficiles à décomposer. Compte tenu du fait que la cellulose est notre ressource biologique renouvelable la plus abondante et qu’elle est l’une des sources d’énergie les moins chères dont nous disposons sur la planète, l’exploitation de tous ses potentiels peut avoir un impact significatif, non seulement sur l’économie, mais aussi sur notre environnement et notre sécurité énergétique.

Types de cellulases

Selon le type de réaction qu’elles catalysent, les cellulases peuvent être classées en endocellulases, exocellulases (cellobiohydrolases) et bêta-glucosidases.

• Endocellulase (CMCase) – génèrent de nouvelles extrémités de chaîne en clivant de façon aléatoire les liaisons internes sur les sites amorphes. En agissant sur les chaînes de cellulose, les endocellulases produisent du glucose, des cellodextrines et/ou des fragments de cellulose insolubles. Cependant, du cellobiose ou des cellodextrines plus longues sont produites si l’endocellulase a agi de manière « processive ».
• Exocellulase – produit des tétrasaccharides et/ou des disaccharides en clivant deux à quatre unités des extrémités réductrices ou non réductrices des chaînes exposées qui ont été produites par l’action des endocellulases.
• Béta-glucosidase – hydrolyse les produits d’exocellulase résultants en monosaccharides individuels.

Comment les cellulases sont-elles utilisées ?

Les cellulases sont utilisées dans de nombreuses applications différentes à travers un large éventail d’industries. Voici quelques-unes de ses applications les plus populaires :

• Transformation alimentaire commerciale – Les cellulases jouent un rôle important dans les industries de la vinification et de la brasserie, ainsi que dans l’extraction de l’huile d’olive et des caroténoïdes.
• Agriculture – Les cellulases sont utilisées pour le contrôle des agents pathogènes et des maladies des plantes, l’amélioration de la germination des graines, la croissance et la floraison des plantes, l’amélioration de la qualité des sols, etc.
• Production d’aliments pour animaux – La production d’aliments pour animaux riches en énergie est rendue possible grâce à l’utilisation de cellulases.
• Industrie textile – La cellulase aide à améliorer la qualité des tissus et à restaurer la couleur et la brillance des matières textiles.
• Industrie du linge – L’utilisation de cellulases permet d’améliorer l’action nettoyante et la couleur des tissus. Elles protègent également les fibres des tissus.
• Industrie de la pâte à papier et du papier – Les cellulases sont utilisées pour améliorer la qualité du papier tout en réduisant les besoins en énergie et en chlore. Elles sont également utilisées pour obtenir de meilleures performances de désencrage.
• Production de biocarburants – Les cellulases convertissent efficacement les matières lignocellulosiques telles que la bagasse de canne à sucre, l’épi de maïs, la paille de riz, la sciure de bois et les résidus forestiers en éthanol.

Décomposer les parois cellulaires à l’aide de la cellulase

Alors que les méthodes traditionnelles de lyse cellulaire utilisent des méthodes physiques pour perturber et forcer l’ouverture des cellules, les chercheurs préfèrent désormais utiliser des enzymes pour un certain nombre de raisons, parmi lesquelles :

• Si elles ne sont pas exécutées correctement, certaines méthodes physiques ou mécaniques peuvent entraîner une dénaturation et une agrégation des échantillons.
• Il peut être difficile d’obtenir des résultats reproductibles, en particulier lors de l’utilisation de méthodes d’homogénéisation et de broyage, en raison de la terminologie imprécise utilisée pour définir la manipulation de l’échantillon.
• Les méthodes physiques et mécaniques exigent plus d’efforts et peuvent nécessiter l’utilisation d’équipements coûteux (par exemple, presse française, sonicateur, etc.).

En revanche, l’utilisation d’enzymes lytiques telles que la cellulase produit des résultats reproductibles, est idéale pour différentes applications et est plus adaptée aux processus de laboratoire modernes.

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