Une étude, dont les résultats intitulés «Bacteroidetes use thousands of enzyme combinations to break down glycans» ont été publiés dans la revue Nature Communications, a permis de conclure, en analysant les enzymes de dégradation des sucres complexes, que la diversité naturelle des glycanes est plusieurs ordres de grandeur inférieure à la diversité attendue.

Relevons tout d'abord que, contrairement aux protéines, «la structure des sucres complexes n’est pas codée par l’ADN mais par la spécificité des enzymes qui les assemblent». De ce fait, leur structure «ne peut pas être déduite directement d'un code comme le code génétique». De plus, alors que «les calculs théoriques ont révélé un nombre astronomique d'isomères possibles pour un hexasaccharide (plus de 10¹² !)», la diversité réelle des glycanes naturels est encore inconnue. 

Concrètement, les glycanes sont, «parmi les principales classes de biomolécules», les «plus abondants sur Terre et représentent la principale forme de stockage et d'échange de carbone». Pour sa part, l'étude ici présentée a estimé la diversité en question «en examinant le nombre de combinaisons d'enzymes élaborées par les bactéries du phylum Bacteroidetes pour la dégradation des glycanes».

En fait, «ces bactéries, trouvées dans toutes les niches écologiques variés (système digestif animal, sol, habitats d'eau douce et marins), présentent un arrangement particulier de leurs gènes codant pour les enzymes de dégradation des glycanes», car «les gènes participant à la dégradation d’un même glycane sont «voisins sur le génome (on parle de locus génomique) alors que les gènes participant à la dégradation de glycanes différents sont éloignés sur des loci différents». De la sorte, certains Bacteroidetes peuvent «posséder plus de 100 loci différents de dégradation des glycanes».

L'étude a ainsi analysé «de tels loci dans près de 1000 génomes de Bacteroidetes provenant d’environnements variés» et il est apparu «que le nombre de combinaisons uniques d'enzymes atteint environ 3000», un nombre qui «ne croît que très lentement lors de l'ajout de nouveaux génomes ou de la découverte de nouvelles familles d'enzymes de dégradation des sucres». Il semble «donc probable que la diversité des glycanes accessibles à la digestion par Bacteroidetes est de l'ordre de quelques milliers».

En fin de compte, «cette diversité est à la fois énorme et minuscule». En effet, elle est énorme si on la compare «au très petit nombre de peptidases nécessaires à la décomposition de pratiquement toutes les protéines ou du nombre de nucléases nécessaires à la dégradation de l’ADN ou de l’ARN» ou même aux «quelques dizaines de glycanes purifiés disponibles auprès de sources commerciales», mais, d'un autre côté, cette «diversité en glycanes dérivée de cette étude» est de «plusieurs ordres de grandeur inférieure à la diversité théorique (10¹²), soulignant les contraintes qui s'appliquent à la biosynthèse des glycanes».

En tout cas, cette étude, qui «est la première à rapporter une estimation de la diversité des glycanes basée sur des données biologiques», pourrait, grâce à son approche, contribuer «à prédire la présence d'un polysaccharide particulier dans un environnement qui sert de source de carbone aux bactéries, ouvrant ainsi des perspectives d'applications en écologie, biotechnologie ou biomédecine».