Lactase
| N° EC | EC |
|---|---|
| N° CAS |
| IUBMB | Entrée IUBMB |
|---|---|
| IntEnz | Vue IntEnz |
| BRENDA | Entrée BRENDA |
| KEGG | Entrée KEGG |
| MetaCyc | Voie métabolique |
| PRIAM | Profil |
| PDB | RCSB PDB PDBe PDBj PDBsum |
| GO | AmiGO / EGO |
La lactase est une enzyme (de type disaccharidase) présente chez les mammifères et certaines bactéries. Sa fonction principale est de permettre la dissociation du lactose en glucose et galactose, ce qui autorise la digestion du lait.
La lactase a pour nom scientifique complet lactase-phlorizine hydrolase et fait partie de la famille des β-galactosidases. Elle est constituée de 1927 acides aminés et son poids est de 218603 Da. Sa température optimum est de 37 °C et son pH optimum est de 6,5 (ces données peuvent varier selon les types de lactase).
Chez l'humain, elle est produite uniquement par les entérocytes des microvillosités de la bordure en brosse de l'intestin grêle, ce qui est lié à son rôle digestif.[réf. nécessaire]
Fonctionnement
La lactase est une protéine codée par le gène LCT qui est situé sur le chromosome 2 chez l'humain. Trois facteurs de transcription sont nécessaires pour activer la séquence promoteur du gène : GATA, HNF-1 alpha et Cdx-2. Sans ces protéines, le gène ne pourra pas être transcrit.
La lactase a deux fonctions principales :
- Elle permet d'hydrolyser le lactose, un sucre retrouvé principalement dans les produits laitiers, en glucose et en galactose, des oses qui pourront ensuite être absorbés par l'organisme.
- L'autre rôle est une activité phlorizine hydrolase qui consiste à hydrolyser en phlorétine et en glucose la phlorizine, un composé présent dans l'écorce de certains arbres fruitiers qui est utilisé dans le traitement du diabète et de l'hyperglycémie.
Durant les premières semaines de vie, l'activité de la lactase est maximale, puis elle diminue au cours de l'enfance et de l'adolescence pour atteindre un taux résiduel d'environ 5 à 10 % à l'âge adulte.
Apparition chez l'humain
L'étude des ADN anciens a montré que la mutation permettant de digérer le lait chez les humains n'est pas arrivée en Europe, comme on aurait pu le supposer, avec les premiers agriculteurs et n'est devenue courante qu'à l’âge du bronze, plusieurs millénaires après la domestication du bétail et le début de la production laitière[1]. Avant 5 000 AP, il n’y a que quelques occurrences de l'allèle et il n'est pas impossible que ces occurrences soient des erreurs de génotypage ou de datation. À 2 500 AP, l'allèle est présent sur une bande s'étendant de l'Irlande à l'Asie centrale à environ 50 degrés de latitude. Cela reflète probablement la propagation des populations d'ascendance steppique qui sont à l'origine de l'allèle[2].
La tolérance au lactose serait ainsi venue d'Asie centrale il y a environ 4 000 ans. La première apparition de l'allèle dans l'ensemble des données étudiées se trouve dans un échantillon de la culture campaniforme en Europe centrale, datant de 2450 à 2140 av. J.C.[3].
Pathologies
La lactase est codée par un seul locus situé sur le chromosome 2. Cette enzyme s'exprime exclusivement au niveau des entérocytes de l'intestin grêle des mammifères et plus faiblement au niveau du côlon au cours du développement fœtal. Les jeunes mammifères, et notamment l'enfant, peuvent digérer le lactose du lait, mais cette capacité disparait après le sevrage chez la majorité de la population mondiale qui voit la transcription de son ADN codant la lactase diminuer[4]. La sélection naturelle a cependant conservé cette capacité chez les peuples d'éleveurs qui ont domestiqué des mammifères et consommé du lait il y a 5 à 10 000 années, des mutations génétiques ayant eu lieu à cette période sur le promoteur régulant le gène codant la lactase et s'étant propagées favorablement dans certaines régions où la consommation de lait s'est répandue[5].
Ce déficit en lactase chez les adultes peut être associé à plusieurs pathologies :
- La plus fréquente est l'hypolactasie, qui touche près de 75 % de la population mondiale. Elle est définie par un déficit partiel en lactase d’origine génétique causé par la répression de la synthèse de lactase. Par contre, à l’âge adulte, l’hypolactasie doit être considérée comme un phénomène normal puisque c’est plutôt la persistance d’une forte activité lactasique qui est anormale. En effet, cette dernière est causée par 2 mutations autosomiques dominantes sur le promoteur qui lèvent la répression normale de la synthèse. Chez certaines personnes, l’hypolactasie peut entraîner une intolérance au lactose tandis que chez d’autres, elle n’entraînera aucun effet indésirable.
- L’alactasie congénitale est une pathologie définie par l’incapacité de l’organisme à synthétiser la lactase. Cette affection très rare est causée par un mécanisme autosomique récessif et elle entraînera une intolérance au lactose chez les individus qui en sont atteints.
- D’autres affections peuvent entraîner un déficit temporaire en lactase qui causera également une intolérance au lactose. En effet, toutes pathologies causant des lésions de la muqueuse intestinale, qu’elles soient profondes ou superficielles, peuvent causer un arrêt de synthèse de lactase. Les maladies inflammatoires de l’intestin et les gastro-entérites graves (surtout celles causées par l’action d’un rotavirus qui s’attaque directement à la muqueuse) peuvent donc causer un déficit temporaire en lactase qui sera rétabli lorsque les lésions seront guéries.
Diagnostic d'un déficit en lactase
Trois tests peuvent être utilisés pour diagnostiquer une pathologie reliée à une déficience en lactase:
- Premièrement, on peut faire une biopsie de l’intestin grêle qui permettra de mesurer l’activité enzymatique de la lactase. Puisque ce test est une technique invasive, il est moins utilisé malgré son excellente fiabilité.
- Deuxièmement, on peut procéder au test respiratoire de l’hydrogène expiré, qui consiste à évaluer la présence d’hydrogène dans l’air expiré par le patient avant et après l’ingestion de 10 grammes de lactose. Son principe repose sur le fait que le lactose non digéré dans l’intestin grêle se transforme en gaz, dont l’hydrogène, sous l’action des bactéries présentes dans le côlon. En passant par le sang, l’hydrogène va ensuite rejoindre les poumons, puis il sera exhalé. La présente d’une forte concentration d’hydrogène dans le souffle va donc signifier que la synthèse de lactase est déficiente puisque la majorité du lactose aura été digérée par les bactéries coliques.
- Troisièmement, on peut effectuer le test de tolérance au lactose. Pour ce faire, on mesure simplement le taux de glucose dans le sang après l’ingestion de lactose. Si la synthèse de lactase est déficiente, la glycémie ne s’élèvera pas puisque le lactose ne sera pas dégradé en glucose.
Production industrielle de lactase
Lorsqu’une personne présente une déficience en lactase, plusieurs moyens peuvent être utilisés pour diminuer les symptômes de l’intolérance au lactose. En effet, la lactase est produite industriellement par des levures (Kluyveromyces fragilis, Kluyveromyces lactis) et des champignons (Aspergillus niger, Aspergillus oryzae) qui la synthétisent lors de la fermentation. On peut donc ingérer la lactase sous forme de liquide ou de comprimé pour améliorer l’absorption du lactose. Certaines compagnies utilisent également la lactase produite industriellement pour fabriquer des produits laitiers sans lactose. Par ailleurs, dans certains yogourts, on retrouve des bactéries qui sécrètent la lactase (Lactobacillus bulgaricus, Lactobacillus acidophilus, certaines souches de Bifidobacterium). Ces bactéries, lorsqu’elles arrivent vivantes dans l’intestin grêle, permettent donc une meilleure digestion du lactose.
Aux États-Unis et dans d'autres pays du monde, on vend couramment des pilules de lactase (Lactaid[6], Lacteeze[7]) destinées aux communautés noires et asiatiques pour leur permettre la consommation des produits laitiers.
Identité de la lactase dans diverses banques de données
| Banques de données | |
|---|---|
| Entrez Protein | NP_002290 [1] |
| Entrez Gene | 3938 [2] |
| OMIM | 603202 [3] |
| Refseq | NM_002299 [4] |
| Uniprot | P09848 [5] |
Notes et références
- (en) Sara Mathieson, Iain Mathieson, FADS1 and the Timing of Human Adaptation to Agriculture, Molecular Biology and Evolution, Volume 35, Issue 12, décembre 2018, pages 2957–2970
- (en) Anke LiebertSaioa LópezBryony Leigh Jones..., World-wide distributions of lactase persistence alleles and the complex effects of recombination and selection, Human Genetics, novembre 2017, Volume 136, Issue 11–12, pp 1445–1453
- (en) Kambiz Kamrani, Lactose Tolerance Came From Central Asia Approximately 4,000 Years Ago, anthropology.net, 2 décembre 2015
- (en) J. T. Troelsen et al, « Regulation of lactase-phlorizin hydrolase gene expression by the caudal-related homoeodomain protein Cdx-2 », Biochem J., vol. 332, , p. 833–838 (lire en ligne)
- (en) Todd Bersaglieri et al, « Genetic Signatures of Strong Recent Positive Selection at the Lactase Gene », The American Journal of Human Genetics, vol. 74, no 6, , p. 1111-1120 (DOI 10.1086/421051)
- Site Lactaid Canada
- (en) Site Lacteeze Australie
Biographie
- (en) Jesper T. Troelsen, « Adult-type hypolactasia and regulation of lactase expression », Biochim. Biophys. Acta, Gen. Subj., vol. 1723, nos 1-3, , p. 19-32 (ISSN 0304-4165, DOI 10.1016/j.bbagen.2005.02.003)
- ENATTAH, Nabil S., et al. Identification of variant associated with adult-type hypolactasia. Nature Genetics. Récupéré le de : [6]
- BULHOES, A. C., et al. Correlation between lactose absorption and the C/T-13910 and G/A-22018 mutations of the lactase phlorizin hydrolase (LCT) gene in adult-type hypolactasia. Brazilian Journal of Medical and Biological Research. Récupéré le de :[7]
- EVRARD, F. Le lactose : un sucre pas si "lait". Lasanté. Récupéré le de :[8]
- BIANCHI, N., COTI, P., ROULET, M. Intolérance au lactose : de la biologie des populations au cas individuel. Revue Médicale Suisse. Récupéré le de : [9]
