La mannoheptose est un sucre à sept atomes de carbone, plus précisément une aldoheptose, jouant un rôle essentiel en tant que composant structural du cœur interne des lipopolysaccharides (LPS) présents chez les bactéries à Gram négatif. Parmi les heptoses, la glycéro-β-D-manno-heptose est la plus étudiée en raison de sa fonction critique dans le maintien de l’intégrité de la membrane externe bactérienne, de la pathogénicité et de ses interactions avec le système immunitaire.

Structure chimique

Les mannoheptoses existent généralement sous forme de dérivés phosphorylés, sous des conformations heptofuranose ou heptopyranose. La forme biologiquement la plus pertinente est l’ADP-L-glycéro-β-D-manno-heptose, un sucre nucléotidique activé servant de donneur de résidus glycosyliques lors de la biosynthèse des polysaccharides. La stéréochimie de la mannoheptose présente une configuration analogue à celle du mannose sur une chaîne à sept carbones, comportant typiquement des groupes phosphate en positions 1 et 7 dans sa forme activée.

Voie de biosynthèse

La biosynthèse de la mannoheptose chez les bactéries débute à partir du sédohéptulose-7-phosphate, un métabolite de la voie des pentoses phosphates. Elle se déroule à travers plusieurs étapes enzymatiques catalysées par des enzymes clés, notamment GmhA (sédohéptulose-7-phosphate isomérase), HldE (enzyme bifonctionnelle kinase et nucléotidyltransférase) et GmhB (phosphatase). Cette voie conduit à la formation de l’ADP-L-glycéro-β-D-manno-heptose via des intermédiaires tels que la mannoheptose-7-phosphate et ses dérivés biphosphatés.

L’enzyme HldE catalyse la phosphorylation en position 7, suivie d’une nucléotidylation en position 1, conduisant à la formation de l’ADP-heptose. Le sucre nucléotidique activé ainsi produit est essentiel à l’incorporation dans l’oligosaccharide du cœur interne des LPS. Cette voie est conservée chez de nombreuses bactéries à Gram négatif, notamment Escherichia coli, Haemophilus influenzae et les espèces de Salmonella.

Rôle biologique

Les structures de LPS contenant de la mannoheptose sont cruciales pour la survie bactérienne, car elles maintiennent l’intégrité structurale de la membrane externe et forment une barrière de perméabilité contre les composés toxiques. Les mutants déficients en biosynthèse de la mannoheptose présentent un phénotype dit « deep rough », caractérisé par une sensibilité accrue aux antibiotiques, détergents et sels biliaires, ainsi qu’une virulence réduite et une altération des interactions avec le système immunitaire de l’hôte.

De plus, les dérivés de la mannoheptose influencent la conjugaison bactérienne, la sensibilité aux bactériophages et la résistance au sérum, ce qui fait des enzymes de cette voie biosynthétique — ainsi que de la mannoheptose elle-même — des cibles prometteuses pour le développement de nouveaux agents antimicrobiens.

La mannoheptose est un sucre fondamental de la glycobiologie bactérienne, agissant principalement comme un sucre nucléotidique activé dans la biosynthèse des LPS. La compréhension détaillée de sa structure, de sa biosynthèse et de son rôle biologique offre un éclairage approfondi sur la physiologie et la pathogénicité bactériennes, ouvrant la voie à de nouvelles approches thérapeutiques contre les infections à bactéries à Gram négatif.