Myrosinase
La myrosinase n’est pas une petite molécule comme la plupart des substances de ce menu, mais une enzyme, c’est-à-dire une protéine qui déclenche et accélère une réaction chimique précise. Sa tâche est de couper les glucosinolates, comme la sinigrine de la moutarde noire. Tant que la plante est intacte, l’enzyme et ses cibles restent séparées ; quand la plante est blessée, elles se rencontrent et libèrent des composés toxiques pour les animaux qui la mangent et pour les microbes qui l’attaquent. Les chercheurs ont donné à ce dispositif le nom de « bombe à moutarde ». On le trouve chez les plantes de l’ordre des Brassicales, dont font partie les Brassicacées. Sur ce site, elle est citée dans 22 fiches de plantes, parmi lesquelles la moutarde noire, le raifort, le cresson de fontaine, l’alliaire, le radis et la bourse-à-pasteur, mais aussi la capucine et le moringa.
I. Ce qu’elle est et comment elle travaille
Dans la classification internationale des enzymes, la myrosinase porte le numéro 3.2.1.147. Elle appartient à la grande famille des enzymes qui détachent un sucre de la molécule qui le porte. Sa particularité tient à sa cible : dans les glucosinolates, le glucose est attaché par un atome de soufre, et non par un atome d’oxygène. Une équipe qui a observé l’enzyme aux rayons X la décrivait en 2000 comme la seule enzyme connue capable de couper ce type de liaison soufrée. Son site actif, la poche où se fait la réaction, ressemble beaucoup à celui des enzymes qui coupent les liaisons oxygénées, à une différence près : l’un des acides aminés chargés du travail chimique y est remplacé par un autre, la glutamine. La vitamine C vient se loger tout près et assure la fonction qui manque ; c’est pourquoi elle active fortement l’enzyme. Selon une revue de 2019, toutes les myrosinases des plantes sont activées par la vitamine C, alors que celles d’un puceron du chou et des bactéries y sont insensibles ou freinées.
La réaction se fait en deux temps. L’enzyme détache d’abord le glucose. Il reste un fragment instable qui se réorganise aussitôt pour donner des produits variés, en particulier des isothiocyanates ou des nitriles. Le résultat dépend de la nature du glucosinolate de départ, des conditions du milieu et de protéines d’appoint, dites « spécificatrices », qui orientent la réaction vers l’un ou l’autre produit.
II. La « bombe à moutarde » dans la plante
L’efficacité du dispositif tient à la séparation des deux composants. Chez les Brassicales, la myrosinase est stockée en grande quantité dans des cellules spécialisées, les cellules à myrosine, alignées le long des nervures. Elle y est enfermée dans des vacuoles particulières, des poches internes de la cellule. Les glucosinolates se trouvent dans d’autres cellules. Lorsqu’un animal mâche une feuille, les cellules se déchirent, les deux composants se mélangent et la « bombe » explose. Une revue de 2018 relève un détail curieux : les cellules à myrosine et les cellules des stomates, les petites ouvertures par lesquelles la feuille échange des gaz avec l’air, sont commandées par les mêmes gènes maîtres. Les auteurs font l’hypothèse que le dispositif est né dans les stomates des ancêtres des Brassicales.
Certains insectes ont appris à désamorcer la bombe. Un papillon spécialiste des crucifères, Plutella xylostella, possède une enzyme qui retire le groupe sulfate des glucosinolates, ce qui empêche en grande partie la formation des produits toxiques. Comme cette enzyme agit sur tous les grands types de glucosinolates, l’insecte peut se nourrir d’un large éventail de Brassicacées. Un autre papillon, Pieris rapae, s’y prend autrement : chez sa chenille, une protéine de l’intestin détourne la réaction vers la formation de nitriles au lieu des isothiocyanates toxiques, et ces nitriles sont rejetés avec les excréments.
III. Ce que l’on sait chez l’être humain
La myrosinase décide en grande partie de ce que nous tirons des légumes de la famille du chou. Les isothiocyanates, qui sont étudiés pour leurs effets sur la santé, ne se forment pas sans une myrosinase, celle de la plante ou celle de nos bactéries. Or l’enzyme est sensible à la chaleur : une revue de 2018 indique qu’elle est détruite au-delà de 60 °C, ce qui arrive lors de la cuisson. L’effet est mesurable. Dans un essai mené en 2000 sur douze hommes, les urines contenaient environ trois fois plus d’isothiocyanates après un repas de brocoli cru qu’après la même quantité de brocoli cuit à la vapeur : 32 % de la quantité apportée contre 10 %.
Lorsque la myrosinase de la plante a été détruite, les bactéries de notre intestin prennent le relais, car plusieurs d’entre elles possèdent leur propre myrosinase. Une étude de 2012, menée avec des extraits de pousses de brocoli, a montré que ce relais disparaît sous antibiotiques ou après un lavage de l’intestin, et qu’il varie énormément d’une personne à l’autre : de 1 % à plus de 40 % des glucosinolates avalés sont convertis. Chez une même personne, en revanche, le résultat reste assez constant d’une fois sur l’autre. Quand on donnait directement les isothiocyanates, déjà formés, la conversion atteignait au contraire 70 à 90 % chez presque tout le monde.
IV. Précautions
Les précautions concernent les produits de la réaction plutôt que l’enzyme. Les isothiocyanates sont les composés toxiques de la bombe à moutarde, ceux qui défendent la plante contre les animaux qui la mangent. La page consacrée à la sinigrine explique d’où vient leur piquant, détaille les précautions d’emploi des cataplasmes de moutarde et fait le point sur la thyroïde.
Les plantes du site qui en contiennent
Cette liste reprend les fiches du site qui citent ce composé dans la composition de la plante. Si le texte ci-dessus contredit l’une d’elles, c’est lui qui fait foi : la fiche sera revue.
Les 22 fiches qui citent myrosinase sont rangées ci-dessous par famille. Chaque nom mène à la fiche de la plante.
Brassicacées — Alliaire officinale, Arabette des sables, Barbarée commune, Bourse-à-pasteur, Cameline cultivée, Cardamine des prés, Cardamine hérissée, Chou noir (moutarde noire), Cresson de fontaine, Diplotaxis à feuilles étroites, Diplotaxis fausse roquette, Drave des murailles, Lepidium des champs, Moutarde blanche, Moutarde des champs, Passerage drave, Radis cultivé, Raifort rustique, Ravenelle, Thlaspi des champs.
Moringacées — Moringa.
Tropaeolacées — Capucine.
Sources
- Wikidata, entrée Q416212 « myrosinase » (numéro de la classification des enzymes : EC 3.2.1.147).
- Burmeister W.P., Cottaz S., Rollin P., Vasella A., Henrissat B., « High resolution X-ray crystallography shows that ascorbate is a cofactor for myrosinase and substitutes for the function of the catalytic base », Journal of Biological Chemistry, 2000, 275(50), 39385-39393. PMID 10978344.
- Bhat R., Vyas D., « Myrosinase: insights on structural, catalytic, regulatory, and environmental interactions », Critical Reviews in Biotechnology, 2019, 39(4), 508-523. PMID 30939944.
- Shirakawa M., Hara-Nishimura I., « Specialized Vacuoles of Myrosin Cells: Chemical Defense Strategy in Brassicales Plants », Plant & Cell Physiology, 2018, 59(7), 1309-1316. PMID 29897512.
- Ratzka A., Vogel H., Kliebenstein D.J., Mitchell-Olds T., Kroymann J., « Disarming the mustard oil bomb », Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA, 2002, 99(17), 11223-11228. PMID 12161563.
- Wittstock U., Agerbirk N., Stauber E.J. et coll., « Successful herbivore attack due to metabolic diversion of a plant chemical defense », Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA, 2004, 101(14), 4859-4864. PMID 15051878.
- Tian S., Liu X., Lei P., Zhang X., Shan Y., « Microbiota: a mediator to transform glucosinolate precursors in cruciferous vegetables to the active isothiocyanates », Journal of the Science of Food and Agriculture, 2018, 98(4), 1255-1260. PMID 28869285.
- Conaway C.C., Getahun S.M., Liebes L.L. et coll., « Disposition of glucosinolates and sulforaphane in humans after ingestion of steamed and fresh broccoli », Nutrition and Cancer, 2000, 38(2), 168-178. PMID 11525594.
- Fahey J.W., Wehage S.L., Holtzclaw W.D. et coll., « Protection of humans by plant glucosinolates: efficiency of conversion of glucosinolates to isothiocyanates by the gastrointestinal microflora », Cancer Prevention Research, 2012, 5(4), 603-611. PMID 22318753.
