Mécanismes d'action d'endoxylanases thermophiles bactériennes sur les xylanes isolés et intégrés dans la paroi végétale

par Michèle Gosselin-Debeire

Thèse de doctorat en Sciences de la vie et de la santé

Sous la direction de Philippe Debeire.

Soutenue en 1991

à Lille 1 .

mots clés

• Polysaccharides
• Hémicellulose
• Enzymes
• Microorganismes thermophiles
• Clostridium

Résumé

Les endoxylanases thermophiles pourraient présenter un intérêt biotechnologique considérable dans le domaine de la conversion des xylanes intégrés dans la paroi végétale. Néanmoins, les mécanismes d'action de ces enzymes sur ces substrats ne sont que très peu connus. D'autre part, il existe une grande hétérogénéité parmi les endoxylanases fongiques et bactériennes dont la signification biologique reste à déterminer. Nous avons purifié et étudié 4 endoxylanases thermophiles, 3 excrétées par Clostridium thermolacticum (MM:39, 55 et 65 kDa), 1 produite par une nouvelle espèce de Bacillus (MM: 22 kDa). Ces 4 enzymes présentent des activités spécifiques voisines et très élevées et de très bonnes stabilités thermiques. Les 3 endoxylanases de 39, 55 et 65 kDa sont des isoenzymes. Elles possèdent des propriétés physicochimiques identiques et surtout la même séquence protéique N-terminale. Leurs spécificités catalytiques vis-à-vis de xylanes isolés ou intégrés dans la paroi végétale sont similaires. La seule différence réside dans la faible capacité d'adsorption de la xylanase de 39 kDa sur le matériel lignocellulosique. Nous avons étudié la production de xylo-oligosaccharides par voie enzymatique à partir de rafles de maïs. La préparation d'une quantité suffisante d'un mélange d'endoxylanases de C. Thermolacticum a permis l'obtention de xylo-oligosaccharides à l'échelle du kg à partir de xylanes de rafles de maïs préalablement isolés. Nous avons également déterminé les conditions catalytiques permettant la dégradation des xylanes encore intégrés dans les rafles de maïs. Jusqu'à 50% de xylanes pouvaient être hydrolysés par le mélange des xylanases de C. Thermolacticum. Les mêmes types d'expériences réalisés à partir de l'endoxylanase de 22 kDa de Bacillus ont montré que cette enzyme était encore plus efficace et se révélait être une très bonne candidate pour la dégradation des xylanes intégrés dans le matériel lignocellulosique

Titre traduit

Action mechanisms of bacterial thermophilic endoxylanases on isolated xylans and plant cell walls associated xylans

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