Glucides
Dérivés des oses : désoxyoses et acides uroniques

On trouve plusieurs catégories de dérivés d'oses :

• les désoxyriboses,
• les acides uroniques,
• les osamines,
• les acides sialiques…

Désoxyoses

Les désoxyoses dérivent des oses par le remplacement d'un ou de plusieurs groupes hydroxyles ($\ce{-OH}$) par un atome d'hydrogène pour former :

• des groupes méthyles ($\ce{-CH3}$),
• des groupes méthylènes ($\ce{-CH2-}$ ou $\ce{=CH2}$).

1. Le plus connu est le 2-désoxyribose qui est un des composants des acides nucléiques.

Le groupe hydroxyle ($\ce{-OH)}$) en C2 a perdu un atome d'oxygène, ce qui produit un groupe (ou pont) méthylène $\ce{-CH2-}$.

2. Les 6-désoxyoses sont des aldopentoses dans lesquels un atome d'hydrogène du carbone 5 est substitué par un groupe méthyle.

Le L-rhamnose (6-désoxy-L-mannose) existe le plus souvent sous forme d'hétérosides chez les Rhamnacées (plantes).

Le L-fucose (6-désoxy-L-galactose), dont le nom est dérivé des algues du genre Fucus, entre dans la composition des polyosides du lait de femme ainsi que des glycoprotéines.

• Le noyau lié α (1 → 3) du fucose est un antigène glucidique suspecté pour l'allergie médiée par les IgE (Fucose: biosynthesis and biological function in mammals 2003).
• Le digitalose, contenu dans divers O-hétérosides cardiotoniques, est le dérivé méthylé en C3 du D-fucose.

3. On trouve d'autres désoxyriboses, comme par exemple :

• le digitoxose (2,6-bisdesoxy-D-allose) des hétérosides cardiotoniques,
• le streptose, monosaccharide branché semblable à l'apiose, trouvé dans la streptomycine.

Acides uroniques

Les acides uroniques dérivent des aldoses par oxydation de la fonction alcool primaire ($\ce{-CH2OH}$).

La réduction de la fonction acide préalablement estérifiée conduit à l'aldose correspondant ( acides uroniques).

Acide glucuronique (GlcA)

Vue d'ensemble

1. L'acide glucuronique (GlcA) est un dérivé du glucose qui a subi une oxydation sur son carbone 6.

2. L'acide glucuronique joue un rôle important dans le métabolisme des plantes et des animaux et entre dans la composition :

• des glycosaminoglycanes comme l'héparine ou l'acide hyaluronique…, dans lesquels il est combiné sous forme osidique à des osamines,
• des glucuronides, avec divers composés hydroxylés pour former des hétérosides,
• des polyglucuronides, polyuronines trouvés dans le sol et les plantes.

3. L'acide glucuronique est formé par l'intermédiaire de l'UDP-glucose qui est oxydé en UDP-acide glucuronique (UDP-GlcA) par l'UDP-glucose 6-déshydrogénase (EC 1.1.1.22) en présence de NAD⁺.

Remarque : les autres acides uroniques naturels, i.e. acides galacturonique et iduronique proviennent de l'épimérisation de l'acide UDP-glucuronique respectivement sur le carbone 4 et 5.

Glucurono-conjugaison

1. L'acide UDP-glucuronique se lie, i.e. se " conjugue ", d'où le nom de glucurono-conjugaison (glucuronidation en anglais), en présence d'une glucuronyl-transférase ou Uridine 5'-diphospho-glucuronosyltransférase (EC 2.4.1.17) avec de nombreuses substances ($\ce{R-X-H}$) pour former des conjugués glucuroniques ou glucuronides.

$\ce{UDP-acide-glucuronique + R-X-H}$ $\longrightarrow$ $\ce{Glucuronide + UDP}$

$\ce{X}$ représente :

• un $\ce{O}$ comme les alcools ($\ce{R-OH}$), les phénols ($\ce{-C6H5-OH}$), les énol ($\ce{C=C−OH}$), les acides organiques ($\ce{COOH}$),
• un $\ce{S}$ comme les acides organiques ($\ce{SOOH}$),
• un $\ce{N}$, i.e. amines comme $\ce{NH}$, $\ce{NR}$ ou $\ce{NR2}$.

2. Ces glucuronides sont éliminés dans l'urine et permettent une détoxication de l'organisme :

• de substances biologiques, i.e. bilirubine, hormones stéroïdiennes…
• de substances étrangères plus ou moins toxiques, i.e. phénols, substances terpéniques, alcaloïdes, sulfamides, salicylés…
• de des produits du métabolisme des bactéries intestinales.

Métabolisme de l'acide glucuronique

L'acide glucuronique peut aussi être libéré à partir de l'acide UDP-glucuronique.

1. L'acide D-glucuronique est réduit, sous l'influence d'une enzyme à NADH, en acide L-guluronique, i.e. acide aldonique correspondant au L-gulose.

Le carbone 6 de l'acide D-glucuronique devient le carbone 1 de l'acide gulonique.

2. Cet acide L-gulonique est transformé en L-xylulose :

• soit directement par oxydation et décarboxylation,
• soit en lactone, puis en acide ascorbique par déshydrogénation et énolisation, réaction impossible chez l'homme, les primates et le cobaye, i.e. l'acide ascorbique est la vitamine C dans ces espèces.

3. Le L-xylulose est réduit en xylitol par la L-xylulose réductase (EC 1.1.1.10), puis l'oxydation de ce dernier par la D-xylulose réductase (EC 1.1.1.9) conduit au D-xylulose, qui, après phosphorylation en xylulose 5-phosphate par la xylulokinase (EC 2.7.1.17), rejoint la voie des pentoses phosphates.

$\ce{Xylitol + NADP+}$ $\leftrightharpoons$ $\ce{L-xylulose + NADPH + H+}$

$\ce{Xylitol + NAD+}$ $\leftrightharpoons$ $\ce{D-xylulose + NADH + H+}$

$\ce{D-xylulose + ATP}$ $\leftrightharpoons$ $\ce{D-xylulose 5-phosphate + ADP}$

Autres acides uroniques

1. L'acide L-iduronique (IdoA) est le correspondant du L-idose (Iduronic Acid in Chondroitin/Dermatan Sulfate: Biosynthesis and Biological Function 2012).

, est le principal composant des glycosaminoglycanes (GAG) :

• 

• du dermatane sulfate,
• de l'héparine,
• de l'héparane sulfate, mais en quantité moindre que GlcA.

Sa synthèse provient de l'épimérisation de GlcA par les DS-épimérases (DSE), i.e. DS-epi1 et DS-epi2 ( Chondroïtine sulfate (CS)/dermatane sulfate (DS).

2. L'acide galacturonique (GalA) est retrouvé :

• dans les polysaccharides des végétaux supérieurs, i.e. pectines, gommes, mucilages…
• dans certains polyosides bactériens.

3. L'acide D-mannuronique (ManA) est, avec l'acide L-guluronique, le constituant de l'acide alginique, polysaccharide des algues brunes (Les alginates et leurs applications en pharmacie et en ingénierie. Application à la construction d’un biomatériau 2011).

• Le polymère est constitué de plusieurs unités dont le nombre varie de 100 à 3000.
• La liaison entre les monomères est de type β-(1-4).
• Ces acides sont présents dans le polymère sous forme de blocs homogènes poly-M ou poly-G séparés par des régions où ils peuvent alterner (G-M-G-M...)

Osamines et acides sialiques