# Lectine

Les lectines sont un type de glycoprotéines dont la particularité réside dans leur capacité à se lier spécifiquement et de manière réversible à certains types de glucides. On les retrouve dans tous les types d'organismes vivants et interviennent dans divers processus biologiques, notamment dans la reconnaissance cellulaire (par exemple lors de réponses immunitaires ou d'infections), la modulation des réponses immunitaires, le trafic intracellulaire, l'adhésion et la signalisation cellulaire, ainsi que la défense contre les pathogènes et les prédateurs chez les plantes.

## Sources

Les lectines sont omniprésentes dans le monde du vivant; on les retrouve dans tous les types d'organismes, qu'ils soient végétaux, animaux, fongiques ou microbiens.$^,$ Certaines espèces possèdent des concentrations importantes de lectines, notamment les graines de certaines plantes, en particulier celles de la famille des légumineuses (fabacées), comme les lentilles, les fèves, les pois secs et les haricots rouges.

## Histoire

C'est au XIXème siècle que des études ont commencé à mettre en évidence l'existence de protéines capables d'agglutiner les globules rouges. En 1888, Peter Hermann Stillmark a décrit pour la première fois une protéine de ce type dans sa thèse à l'Université de Dorpat en Russie : la ricine, une hémagglutinine extrêmement toxique présente dans les graines de ricin (Ricinus communis). Ainsi, cette dernière est considérée comme la première lectine a avoir été identifiée$^,$. Cette découverte a donné naissance à une nouvelle branche de la biochimie : la lectinologie.
Depuis la découverte de la ricine en 1888, notre compréhension des lectines a considérablement évolué. Des avancées importantes incluent l'introduction du terme « agglutinine » par Elfstrand en 1898, les découvertes d'Ehrlich sur les principes de la réponse immunitaire utilisant la ricine et l'isolation de la Concanavaline A (ConA) à partir de pois-sabre (Canavalia ensiformis) par James B. Sumner en 1919. Quelques années plus tard, deux groupes de recherche indépendants ont découvert que l'activité hémagglutinante des lectines végétales peut varier de manière significative en fonction du type de cellules sanguines, puis en 1954, Watkins et Morgan ont remarqué que certains sucres pouvait inhiber l’activité d’agglutination des lectines, ce qui a permis de comprendre que cette activité reposait sur la reconnaissance et la liaison des structures glucidiques à la surface des cellules. C'est ainsi qu'en 1954, Boyd et Shapleigh ont proposé le terme « lectine » à la place d'agglutinine (ou hémagglutinine), du latin lectus, participe passé de legere « sélectionner, choisir », en référence à leur capacité de se lier spécifiquement à certains glucides$^,$.
Les lectines sont isolées à présent à large échelle et valorisées commercialement pour caractériser les molécules glycosylées en protéomique, les structures cellulaires en biologie cellulaire, purifier des molécules glycosylées, et surtout phénotyper les cellules sanguines.

## Classification

Sont distingués quatre types de lectines: les lectines C, les lectines de type p, les lectines de type l et les lectines galectine.
Principales lectines d'origine végétale :
| Symbole | Noms | Source | Motif ligand |
| Lectines spécifiques du Mannose ||||
| ConA | Concanavaline A (lectine du pois-sabre) | Canavalia ensiformis | résidus α-D-mannosyle et α-D-glucosyle ; structures ramifiées d'α-mannosyle (N-glycanes riches en α-mannose, hybrides ou de type complexes bi-antennaires) |
| LCH | Lectine de la lentille | Lens culinaris | région de base fucosylée des N-glycanes complexes bi- et tri-antennaires |
| GNA | Lectine du perce-neige | Galanthus nivalis | structures riches en mannose liées en α 1-3 et α 1-6 |
| Lectines spécifiques du Galactose / N-acetylgalactosamine ||||
| RCA | Agglutinine I du ricin commun (ou RCA$_{120}$), ricine (toxalbumine du ricin) | Ricinus communis | Galβ1-4GlcNAcβ1-R |
| PNA | Agglutinine de l'arachide | Arachis hypogaea | Galβ1-3GalNAcα1-Ser/Thr (T-Antigen) |
| AIL | Jacaline (lectine du jacquier) | Artocarpus heterophyllus (anciennement A. integrifolia) | (Sia)Galβ1-3GalNAcα1-Ser/Thr (T-Antigen) |
| VVL | Lectine de la vesce velue | Vicia villosa | GalNAcα-Ser/Thr (Tn-Antigen) |
| Lectines spécifiques du N-acetylglucosamine ||||
| WGA | Lectine du blé (germe) | Triticum vulgaris | GlcNAcβ1-4GlcNAcβ1-4GlcNAc, Neu5Ac (acide sialique) |
| SNA | Lectine du sureau | Sambucus nigra | Neu5Acα2-6Gal(NAc)-R |
| MAL | Lectine du maackie de l’Amour | Maackia amurensis | Neu5Ac/Gcα2-3Galβ1-4GlcNAcβ1-R |
| Lectines spécifiques du Fucose ||||
| UEA | Agglutinine de l'ajonc d'Europe | Ulex europaeus | Fucα1-2Gal-R |
| AAL | Lectine de la pézize orangée | Aleuria aurantia | Fucα1-2Galβ1-4(Fucα1-3/4)Galβ1-4GlcNAc, R2-GlcNAcβ1-4(Fucα1-6)GlcNAc-R1 |

## Propriétés et fonctions biologiques

Les lectines se lient spécifiquement par affinité à un ose ou oligoside (présents sur des carbohydrates, glycoprotéines ou glycolipides), de façon similaire aux enzymes et aux immunoglobulines. Le mot lectine vient d'ailleurs du latin legere, signifiant «sélectionner». La fixation est usuellement plus forte des mono- aux oligo-saccharides de structure plus longue. Les constantes d'affinité Kd sont de 10$^{-6}$ à 10$^{-7}$ mol/L pour des glycoprotéines (donc moindres que celles des anticorps).

### Chez les plantes

La fonction des lectines chez les plantes est mal connue. Elle semble plus liée à la croissance et à la germination, voire à la survie des graines, qu'à un rôle envisagé pour accueillir les bactéries symbiotiques type Rhizobium. Des lectines de légumineuses ou de céréales seraient une défense chimique des plantes contre les insectes en perturbant le fonctionnement de leur tube digestif.
Des études ont montré que plusieurs lectines reconnaissent des ligands non glycosidiques, hydrophiles (porphyrines) ou hydrophobes (adénine, auxines, cytokinine, et acide indole acétique).
La ricine est une toxine mortelle, bien connue, contenant deux domaines: l'un fixe les résidus galactosyl, permettant à la protéine d'entrer dans les cellules; l'autre est une N-glycosidase qui clive les nucléobases des ARN ribosomiques, inhibant ainsi la synthèse protéique.
Plusieurs lectines végétales sont toxiques, inflammatoires, résistantes à la cuisson et aux enzymes digestives, et présentes dans une grande partie des aliments des hommes.

### Chez les animaux

Les lectines sont impliquées dans la régulation de l'adhésion cellulaire, la synthèse de glycoprotéines et le contrôle de la concentration des protéines dans le sang. Elles jouent un rôle majeur dans l'immunité, en reconnaissant les glucides spécifiques de certains agents infectieux pathogènes.
* La concanavaline A induit la mitose des lymphocytes, et est supposée médier l'interaction entre les oligosaccharides (alpha-mannosyl) de la surface du virus HIV et les lymphocytes T humains.
* Certains virus se fixent aux lectines des cellules de leur hôte pour les infecter.
* Certaines lectines existent à la surface des cellules du foie mammalien (reconnaissent le galactose) et sont présumées servir de récepteur pour éliminer certaines glycoprotéines de la circulation sanguine.
* D'autres lectines fixent des enzymes (hydrolases) contenant le mannose-6-phosphate, pour les délivrer aux lysosomes.
* Les lectines fixant le mannose sont impliquées dans le mécanisme d'activation par le complément du Coronavirus félin.
* Des lectines se fixent sur les glycoprotéines extra-cellulaires et inter-cellulaires.
Les lectines posent parfois des problèmes en alimentation.

### Effets alimentaires

La consommation d'aliments riches en lectines peut causer diarrhées, nausées, et vomissements. Par exemple les fortes teneurs du soja en lectine SBA (soybean agglutinin) affectent l'intestin grêle (fixation sur les villosités des cellules en brosse, et modification de leur métabolisme). Une cuisson ménagère après trempage quelques heures suffit pour supprimer la toxicité relative des lectines dans les graines. Cependant, certaines lectines (exemple du haricot) résistent davantage à la chaleur que d'autres. Aussi, les lectines peuvent causer des irritations et excès d'excrétion de la muqueuse intestinale, et conséquemment affecter la capacité d'absorption intestinale. À long terme, elles peuvent causer des allergies, déficiences nutritionnelles ou immunologiques.
Les lectines de certaines céréales modernes pourraient induire une résistance à la leptine, hormone qui régule les réserves de graisse.

### Élimination des lectines

Il faut 72 h à 42 °C pour éliminer les lectines dans les lentilles.

## Applications

Les lectines sont utilisées en biotechnologies et en diagnostique biomédical, comme par exemple la concanavaline A (hémaglutinine), responsable de l'hémaglutination.
* Médecine et recherche
** En hématologie: la plupart des lectines agglutinent les érythrocytes, se liant aux antigènes de groupe sanguin. La lectine d'Ulex Europaeus reconnait la substance H présente sur les hématies de groupe O et A2 et absente des hématies "Bombay", celle de Dolichos biflorus le groupe A1, et celle de Vicia graminea le groupe N.
** En neurologie: la lectine PHA-I permet le traçage antérograde des axones efférents.
** En virologie: la lectine de la banane (BanLec) inhibe le HIV-1 in vitro.
* En biochimie et protéomique:
Les lectines fournissent des outils pour étudier les glycoprotéines (anticorps, cytokines, hormones, facteurs de croissance, enzymes, récepteurs et même toxines et virus):
    – pour les purifier (par affinité, une fois couplées à un support chromatographique);
    – pour les détecter (une fois marquées par un fluorophore ou une enzyme, en techniques de Cytométrie en flux, immuno-blotting, Immunoprécipitation…).
Les glycoprotéines, éventuellement après clivage enzymatique, peuvent ainsi être caractérisées quantitativement et qualitativement (glycoformes, structure de complexes, interactions).