Gros-plan sur un projet INRA-CSIRO 2017 : Etude de la dégradation de l’amidon par les alpha-amylases

L’amidon est un produit versatile. En plus d’être une source majeure de glucides dans nos régimes alimentaires, il a plus de 700 autres utilisations non alimentaires, entrant, par exemple, dans la composition d’agents de gonflement, du papier ou d’adhésifs.

De nombreux procédés biologiques et industriels reposent sur l’hydrolyse de l’amidon natif par des enzymes amylolytiques. C’est le cas pour la digestion chez les mammifères, le métabolisme des plantes ou la production de biocarburants. Ces enzymes, principalement des a-amylases, dégradent la macromolécule d’amidon en glucides plus petits, puis en simples glucoses.

Le groupe ‘Qualité des Céréales’ de la section Agriculture et Alimentation du CSIRO, basé à Canberra, et l’unité de Recherches Biopolymères, Interactions et Assemblages de l’INRA, à Nantes, ont développé un intérêt commun dans l’étude de l’impact des alpha-amylases sur la qualité des céréales et de la production alimentaire.

L’une de ces études s’intéresse à l’effet des alpha-amylases sur la qualité du pain et la production de malt. On pense que l’ajout d’ alpha-amylases, participant à l’hydrolyse de l’amidon qui produit des sucres fermentables, permet de nourrir la fermentation. Pour le pain, cela permet de réduire les temps de fermentation, et d’augmenter le volume des pains.

Il a été démontré en laboratoire que la digestion de l’amidon est régie par :

• Le type d’enzyme qui dégrade l’amidon (chaque enzyme a son propre mode d’action sur un substrat spécifique)
• La structure et la morphologie du granule d’amidon. Cependant, l’influence de la structure de l’amidon sur l’amylolyse (l’hydrolyse de l’amidon) dans les procédés industriels reste méconnue.

En collaboration avec le synchrotron Soleil, à Paris, les chercheurs ont utilisé la puissance de l’imagerie de fluorescence 3D haute résolution de la ligne DISCO pour localiser l’action des alpha-amylases sur l’amidon sans utilisation de sonde ou marquage fluorescent. Cette technologie agit comme un véritable GPS d’amylase et a permis aux chercheurs de suivre en temps réel et en trois dimensions (3D) le mode d’action des alpha-amylases et les changements de morphologie des granules d’amidon associés aux différentes étapes de leur hydrolyse.

Dans la continuation de la coopération CSIRO/INRA, les chercheurs développent à présent un modèle, utilisant la vaste variété de blés disponible au CSIRO, qui permettra de prédire la dégradabilité de l’amidon du blé par l’utilisation des alpha-amylases industrielles. Ce modèle se basera sur les informations génétiques et les analyses de structures. Il donnera également des informations précieuses sur de nouveaux moyens de designer la structure de l’amidon pour les procédés industriels, à la fois pour les procédés de boulangerie, la production de malt, mais également pour les besoins de la chimie verte et de la production de bio-carburants.