BP22: Des polysaccharides structurels: la cellulose et la chitine

Les plantes ne possèdent pas de protéines fibreuses comme la kératine (BP 10) et le collagène mais utilisent uniquement des polysaccharides pour renforcer leur structure. Pourtant, les animaux utilisent les deux types de macromolécules biologiques.

Le polymère le plus fréquent dans la biosphère – la cellulose – est un polymère linéaire de D-glucose, mais les unités de sucre sont reliées les unes aux autres via des liaisons b(1 è 4). Cette différence, à première vue minime, par rapport à la liaison a(1 è 4) dans l’amidon a néanmoins des conséquences structurelles importantes. Via la liaison b(1 è 4), chaque résidu de glucose a effectué une rotation de 180° par rapport à ses voisins. Dans la projection de Haworth (en haut), on ne peut néanmoins pas le voir directement. On fera toutefois remarquer que la liaison glycoside forme une structure tout à fait caractéristique!

Les longues chaînes de la cellulose forment, via un réseau de ponts hydrogène (pointillé en jaune dans la figure en bas à gauche), une structure qui ressemble fortement à la structure du feuillet b telle qu’on la retrouve par exemple dans la protéine de fibroïne (fil de soie, voir BP 11). Sur cette figure, on peut voir très clairement la différence d’orientation manifestée par deux unités voisines de glucose!

Malgré la source énorme de glucose, la cellulose n’est pas digestible par l’homme; les enzymes qui sont en mesure de séparer la liaison a(1 è 4) dans l’amidon ne sont, en effet, pas utilisables pour la liaison b(1 è 4)! Des ruminants tels que les vaches peuvent digérer de la cellulose uniquement par le fait que les bactéries existant dans l’appareil digestif jouent le rôle des enzymes requises (amylases). Un grand nombre de champignons disposent également de cette possibilité, si bien qu’ils peuvent se développer sur du bois.

La chitine utilise la N-acétyl-b-D-glucosamine (remplacement du groupe hydroxyle sur l’atome de carbone 2 dans le glucose par un groupe amino acétylé) comme constituant et ressemble fortement quant à sa structure à la cellulose.

La cellulose est présente dans les plantes ligneuses, dans les herbes et sous forme de fibre dans le coton (voir la photo) et la chitine apparaît dans le squelette des invertébrés tels que la cuirasse des coléoptères.