# Tréhalose

Le tréhalose (α-D-glucopyranosyl-α-D-glucopyranoside ou alpha,alpha-tréhalose, ou α-D-glucopyranosyl-α-D-glucopyranoside, dihydrate) est un sucre, et plus précisément un diholoside (ou disaccharide) non-réducteur.
À la différence du saccharose composé d'une molécule de glucose liée à une molécule de fructose, le tréhalose est composé de deux molécules de glucose liées par une liaison α,α-1,1 (ou «1,1-α-glycosidique ») particulièrement stable.

## Description et usages

C'est un sucre, quasiment inodore, composé de cristaux blancs ou presque blancs, au goût sucré mais au pouvoir sucrant environ moitié de celui du sucre ordinaire, le saccharose.
Il présente des propriétés physico-chimiques différentes des autres sucres, qui le font utiliser par l’industrie agroalimentaire, mais aussi pharmaceutique et cosmétique ainsi que dans les boissons ou aliments « énergétiques » pour les sportifs, comme additif agent protecteur de levures boulangères, ou comme agent antirouille. Il pourrait dans un proche avenir être utilisé comme agent conservateur de vaccins et cryoprotecteur pour des organes en attente de transplantation (avec un usage limité par le fait qu'en l’absence d'un transporteur spécifique, il ne peut théoriquement pénétrer ni franchir les membranes cellulaires ; mais, en laboratoire on a pu protéger des cellules de pancréas ou de fœtus humain lors d'une congélation. Dans ce dernier cas lors de la phase de congélation, juste avant le changement de phase, les membranes deviennent moins imperméables, permettant au tréhalose de pénétrer dans la cellule et de la protéger). Ce sucre pourrait aussi contribuer à de nouvelles pistes thérapeutiques$^,$.

## Source

On le trouve naturellement dans certaines plantes, champignons (dont levures) et aussi dans l'hémolymphe de beaucoup d'insectes ou dans les fluides corporels de nématodes, ce qui explique qu'il puisse être trouvé en faible quantité dans divers aliments commercialisés tels que le pain, la bière et le vin, le miel, divers champignons, etc..
Avant 1995 ses coûts élevés de synthèse industrielle ne permettaient pas son utilisation dans l'industrie alimentaire, puis des innovations technologiques ont réduit ses coûts d'un facteur 100 environ, et il est alors devenu un additif alimentaire très utilisé.

## Synthèse

Le transfert du glucose à partir de l'uridine diphosphate glucose vers le glucose-6-phosphate forme le tréhalose-9-phosphate, qui sous l'action d'une phosphatase, libère le phosphate pour donner le tréhalose.

## Rôle dans la nature

On pense que cette molécule serait impliquée dans la capacité qu'auraient certaines plantes ainsi que certains animaux à résister à des périodes prolongées de dessiccation (état de cryptobiose) comme chez certaines bryophytes et chez les tardigrades.
On pense que ce sucre forme une phase de gel pendant que les cellules se déshydratent, ce qui empêche la rupture des organites de la cellule. La réhydratation permet alors une reprise de l'activité cellulaire normale, en effet les dommages qui suivent normalement un cycle de déshydratation/réhydratation, sont généralement mortels pour la cellule.
Il serait protecteur contre le stress oxydatif.

## Digestion

Le tréhalose est hydrolysé par la tréhalase dans l'intestin grêle en deux molécules de glucose qui seront normalement absorbées et métabolisées.

## Application alimentaire

Son pouvoir sucrant (sucrosité relative) est de 40 à 45 % de celui du saccharose$^,$. Il présente un avantage technologique et industriel : il est très peu hygroscopique et plus stable chimiquement et thermiquement, ce qui devrait lui permettre d'allonger la durée de conservation d’aliments pulvérulents tels que laits en poudre, soupe sèche, ou certaines confiseries ou pâtisseries (glaçages…).
Selon les résultats toxicologiques disponibles pour l'homme, la tolérance au tréhalose semble bonne, et ne pose pas de problème au niveau de la consommation attendue dans l'alimentation. Certaines études ont été évaluées par la FAO (Organisation des Nations unies pour l'alimentation et l'agriculture) et par un Comité mixte d'experts des additifs alimentaires de l'OMS (Organisation mondiale de la santé) ; (JECFA, 2001), qui n'ont pas jugé nécessaire de proposer une valeur d'apport quotidien admissible (AQA) pour le tréhalose.
Au vu de ces données, la Direction des aliments de Santé Canada a en octobre 2005 conclu à l'innocuité nutritionnelle du tréhalose, mais demande à Hayashibara International Inc. et Cargill, Inc. de rédiger et mettre en œuvre, de manière volontaire, un plan d'éducation et de communication visant à informer les diabétiques, les éducateurs en diabète ou autres professionnels de santé du fait que ce produit est un vrai sucre. Ce plan devra être discuté avec Santé Canada et le Ministère devra être informé des progrès dans sa mise en œuvre par ces deux entreprises.
Il est autorisé sur le marché européen depuis 2001. La commission européenne en a demandé une évaluation en tant qu'« aliments et ingrédients auxquels a été appliqué un procédé de production qui n’est pas couramment utilisé ». Comme tous les glucides, il fait l’objet en Europe de conditions particulières d’emploi ; la dénomination « tréhalose » doit obligatoirement figurer sur l’étiquette ou dans la liste des ingrédients, et une mention obligatoire doit préciser sur l’étiquetage la présence du tréhalose vendu tel quel, ou des aliments en contenant, que « le tréhalose est une source de glucose ». « Cette mention doit être indiquée dans une note de bas de page bien visible, à laquelle renvoie un astérisque (*) placé à côté de la dénomination «tréhalose». Cette mention apparaît dans une police de caractères ayant au moins la même taille que celle utilisée pour la liste des ingrédients même ».

## Production

Le tréhalose a d'abord été extrait d'une levure (production approuvée en 1991 au Royaume-Uni — hors aliments pour bébé), mais la production est restée faible. Puis, un procédé de fabrication à partir d’amidon liquéfié, par un procédé enzymatique en plusieurs étapes, a été breveté par la société japonaise Hayashibara de Okayama, au Japon.

## Santé

Certains individus ne produisent pas l'enzyme tréhalase normalement présente dans les intestins et les reins chez l'homme, ou son activité peut être inhibée. Dans ces cas, une malabsorption peut produire des symptômes comparables à ceux produits par l'absorption de lactose chez les intolérants au lactose, ou aux alcools de sucre chez la plupart des individus. Le détenteur du brevet estime qu'il y a moins de personnes déficientes en tréhalase que de personnes déficientes en lactase.
L'ajout apparemment anodin de tréhalose comme additif alimentaire à divers aliments a favorisé la virulence épidémique de souches épidémiques spécifiques de Clostridium difficile apparues en Amérique du nord (États-Unis puis Canada) et dans plusieurs pays européens depuis 2001 (453000 cas d'infections aux États-Unis, dont 29000 décès dans les 30 jours après le diagnostic)$^,$. La mortalité constatée dans plusieurs centres hospitaliers américains semble être comprise entre 4.2 à 6.9% et la surveillance instaurée au Québec indique même des pourcentages de 12 % en 2018-2019, voire beaucoup plus pour les patients âgés dans une étude au CHU de Nice. Presque toutes ces souches hautement pathogènes (RT027 et RT078 notamment) viennent d'une même lignée de C. difficile [ribotype 027 (RT0272)] qui a gagné une grande partie du monde et certaines sont capables d'utiliser de faibles doses de tréhalose comme source unique de carbone pour leur métabolisme. Les chercheurs en font donc un facteur clé dans le franchissement d'un seuil épidémique pour ces bactéries, connues depuis les années 80.
Il a été montré en 2018 que le tréhalose sanguin pouvait limiter le développement du diabète de type 2 chez la souris via l'activation d'un gène augmentent la sensibilité de l'insuline (comme le ferait les thiazolidinediones). Cependant, dans les faits, il serait potentiellement dégradé en glucose avant de parvenir au foie.

## Métrologie

Il est nécessaire de pouvoir doser ce « nouveau » sucre dans l'alimentation en raison de l'existence de personnes intolérantes à ce produit.
Les trois premières méthodes de dosage (dans l'organisme ou dans un aliment ou une boisson) étaient lourdes et coûteuses, parfois peu sélectives, et impropres aux analyses à haut-débit d’échantillons de petits volumes.
Une méthode brevetée en 2006 utilise un OGM (une bactérie Pseudomonas fluorescens génétiquement modifiée) comme biosenseur. Un gène de cette bactérie est activé par le contact avec ce sucre, et active un autre gène qui synthétise une enzyme capable de transformer un substrat en un produit détectable par colorimétrie ou chimiluminescence. Un spectrophotomètre ou un luminomètre, ou l'œil mesure alors une intensité de couleur ou lumière qui correspond à la dose dans l’échantillon. Cette méthode permet de détecter des doses faibles de tréhalose (jusqu’à 10$^{−4}$ M) et ne nécessite que de très petit volume (10 µl suffisent).