vignette|redresse=1.5|Front de patelles broutant un champ, résiduel, de Goémon noir. Les raclages de ces animaux qui grignotent les tissus de leur langue râpeuse, déclenchent la synthèse de phlorotannins anti-herbivores qui s'accumulent surtout vers le crampon de fixation des algues, dont la rupture compromettrait la survie de ces organismes aquatiques sessiles. Exemple de communication chez les plantes, ces algues broutées émettent dans l'eau des phéromones qui induisent la synthèse de phlorotannins dans les algues aux alentours.
Les phlorotanins ou phlorotannins (du grec phloios, phlor-, « cortex », et tannin) sont un type de tannin que l'on trouve dans les algues brunes et les diatomées. Ces composés sont des oligomères de phloroglucinolM.A. Ragan et K.W. Glombitza. 1986. Phlorotannins, brown algal polyphenols. Progress in Phycological Research, 4, 129-241..
Les phlorotanins sont une composante de la paroi cellulaire des algues brunes, mais il apparaît qu'ils ont plusieurs autres rôles secondaires. Ils ont des effets anti-oxydants, antibactériens, radioprotectifs et pourraient notamment jouer un rôle dans la défense contre les herbivores.
Plus rare chez les diatomées, elle est notamment présente chez Haslea ostrearia, navicule dont la production d'un pigment bleu (tanin appelé marennine) colore les branchies d’huîtres en affinage..
Biosynthèse et localisation des phlorotanins La biosynthèse des phlorotanins demeure obscure, mais il apparaît qu'ils soient formés à partir du phloroglucinol par synthèse de polycétides (acetate-malonate pathway)Riitta Koivikko, 2008, Brown algal phlorotannins: Improving and applying chemical methods, Ph. D. Thesis, University of Turku, Turku, Finland.. Il a été mis en évidence, qu’une polycétide synthase de type III (PKSIII), prédite dans le génome de l’algue brune Ectocarpus siliculosus, permet la formation de phloroglucinol à partir de malonyl-CoA. C’est une étape majeure dans la formation des phlorotanins. Cette fonction enzymatique a été montrée après expression hétérologue dans E.coli du gène EsiPKS et caractérisation du produit après ajout du substrat. Il a également été démontré que in vivo l’expression de EsiPKS est corrélée avec la quantité de phloroglucinol chez une souche Ectocarpus d’eau douce lors de son acclimatation à la salinité. De plus, il semble que ce gène ait été acquis d’une actino-bacterie par transfert horizontal. Les mécanismes menant à la condensation des monomères de phloroglucinol en différents phlorotanins restent à élucider.
On les trouve à l'intérieur des cellules des algues brunes dans des vésicules nommées physodes, où sont séquestrés les phlorotanins solubles et polaires, et dans la paroi cellulaire sous forme insolubleSchoenwaelder, M. E. A. 2002. The occurrence and cellular significance of physodes in brown algae. Phycologia, 41, 125–139.Schoenwaelder, M. E. A. et Clayton, M. N. 1998. Secretion of phenolic substances into the zygote wall and cell plate in embryos of Hormosira and Acrocarpis (Fucales, Phaeophyceae). Journal of Phycology, 34, 969–980.. Leur concentration serait plus importante dans les cellules végétatives du crampon de fixation et le plus souvent de la couche externe du cortex du thalleSelon le principe de l'allocation des ressources, l'investissement énergétique dans la synthèse de phlorotannins se fait au détriment de la croissance. Ce principe explique que les algues économisent leurs ressources en les synthétisant au niveau des crampons de fixation ou le plus souvent dans leurs tissus de surface, que leur production reste limitée quand la pression d'herbivorie reste faible ou au printemps lorsque la croissance consomme toutes ces ressources., du moins chez certaines espèces de la famille des LaminariaceaeT. Shibata, S. Kawaguchi, Y. Hama, M. Inagaki, K. Yamaguchi et T. Nakamura. 2004. Local and chemical distribution of phlorotannins in brown algae. Journal of Applied Phycology, 16, 291-296.. Il apparaît que la concentration en phlorotanins varie de façon considérable entre les espèces de phaeophycées de même qu'au sein d'une même espèce, selon le milieu, la synthèse de ces composés étant stimulée par divers facteurs environnementauxV. Jormalainen, T. Honkanen, R. Koivikko et J. Eränen. 2003. Induction of phlorotannin production in a brown alga: defense or resource dynamics?. Oikos, 103, 640–650.. Les phlorotanins sont également exsudés par les algues brunesM. A. Ragan et A. Jensen. 1978. Quantitative studies on brown algal phenols. II. Seasonal variation in polyphenol content of Ascophyllum nodosum (L.) Le Jol. and Fucus vesiculosus (L.). Journal of Experimental Marine Biology and Ecology, 34 (3), 245-258. J.S. Jennings et P.D. Steinberg. 1994. In situ exudation of phlorotannins by the sublittoral kelp Ecklonia radiata. Mar. Biol., 121, 349–354..
Il a été proposé que les phlorotanins sont d'abord séquestrés à l'intérieur des physodes avant d'être complexés à l'acide alginique de la paroi cellulaire par une peroxydaseT. M. Arnold et N. M. Targett. 2003. To grow and defend: lack of tradeoffs for brown algal phlorotannins. Oikos, 100 (2), 406-408.. À ce jour, peu est su de la synthèse des phlorotanins. La formation des physodes, qui contiennent des composés phénoliques chez plusieurs espèces de végétaux, a été l'objet de nombreuses recherches au cours des dernières années. On pensait que ces organites étaient synthétisés dans les chloroplastes ou dans leurs membranes, mais des études récentes suggèrent que leur formation est reliée au réticulum endoplasmique et à l'appareil de GolgiM.E.A. Schoenwaelder et M.N. Clayton. 2000. Physode formation in embryos of Phyllospora comosa and Hormosira banksii (Phaeophyceae). Phycologia, 39, 1-9..
Structure
Les phlorotanins sont classés en fonction de l'arrangement de leur monomères de phloroglucinol. Plus de 150 composés sont connus, dont la masse moléculaire varie de M.E. Hay et W. Fenical. 1988. Marine plant–herbivore interactions: the ecology of chemical defense. Annu. Rev. Ecol. Syst., 19, 111–45.. La plupart font entre A.A. Boettcher et N.M. Targett. 1993. Role of polyphenolic molecular-size in reduction of assimilation efficiency in Xiphister mucosus. Ecology, 74, 891-903..
On les classe en six groupes principaux : les fucols, les phloréthols, les fucophlorétols, les fuhalols et les eckols, que l'on trouve seulement chez les AriaceaeN.M. Targett et T. M. Arnold. 1998. Predicting the effects of brown algal phlorotannins on marine herivores in tropical and temperate oceans. Journal of Phycology, 34, 195-205..
Le fucodiphlorethol G, chez Ecklonia cavaYoung Min Ham, Jong Seok Baik, Jin Won Hyun et Nam Ho Lee, Bull. 2007. Isolation of a new phlorotannin, fucodiphlorethol G, from a brown alga Ecklonia cava . Korean Chem. Soc., 28 (9), 1595., l'eckol chez les espèces dEckloniaChangjong Moon, Sung-Ho Kim, Jong-Choon Kim, Jin Won Hyun, Nam Ho Lee, Jae Woo Park et Taekyun Shin. 2008. Protective effect of phlorotannin components phloroglucinol and eckol on radiation-induced intestinal injury in mice. Phytotherapy Research, 22 (2), 238–242. et le phlorofucofuroeckol chez Eisenia arboreaY. Sugiura, K. Matsuda, Y. Yamada, M. Nishikawa, K. Shioya, H. Katsuzaki, K. Imai et H. Amanoo. 2006. Isolation of a new anti-allergic phlorotannin, phlorofucofureckol-B from an edible brown alga, Eisenia arborea. Biosci. Biotechnol. Biochem., 70, 60417-1-5. sont des exemples de phlorotannins.
Rôles des phlorotanins La raison d'être des phlorotanins fait toujours l'objet de recherches (2012). Ils apparaît qu'ils sont à la fois impliqués dans les métabolismes primaire et secondaire, tant à l'échelle cellulaire qu'organismiqueMonica E. A. Schoenwaelder. 2002. The occurrence and cellular significance of physodes in brown algae. Phycologia 41(2): 125-139..
Rôles primaires Rôle structurel Le rôle structurel des phlorotanins dans la paroi cellulaire est une fonction primaire de ces composés phénoliques. Toutefois, comme des recherches ont démontré que les phlorotanins sont plus abondants dans le cytoplasme que dans la paroi cellulaire, ce rôle primaire pourrait toutefois ne pas être le principalR. Koivikko, J. Loponen, T. Honkanen et V. Jormalainen. 2005. Contents of soluble, cell-wall-bound and exuded phlorotannins in the brown alga Fucus vesiculosus, with implications on their ecological functions. Journal of Chemical Ecology 31(1):195-212. .
Rôle reproductif Les phlorotanins présents dans le cytoplasme, de même que ceux exsudés, semblent jouer un rôle dans la reproduction des algues brunes en contribuant à la formation de la paroi cellulaire du zygote, et peut-être en évitant la fertilisation multiple en inhibant le mouvement des spermatozoïdes.
Rôles secondaires Des études ont démontré que les phlorotanins semblent protéger les algues brunes de plusieurs manières. Voici quelques exemples.
Défense contre l'herbivorisme
Comme certaines études ont démontré que l'herbivorie peut induire la synthèse de phlorotanins. Il a été suggéré que ces derniers jouent un rôle défensif contre les herbivores, notamment en réduisant la digestion chez certains poissons par la formation d'un complexe phlorotannins-protéines. Toutefois, les résultats des recherches menées en ce sens montrent que cette relation est ambiguëA. Hemmi, T. Honkanen et V. Jormalainen. 2004. Inducible resistance to herbivory in Fucus vesiculosus–duration, spreading and variation with nutrient availability. Marine Ecology Progress Series 273:109–120. S. Rohde, M. Molis et M. Wahl. 2004. Regulation of anti-herbivore defence by Fucus vesiculosus in response to various cues. Journal of Ecology 92:1011-1018.F. Haavisto, T. Välikangas et V. Jormalainen. 2010. Induced resistance in a brown alga: phlorotannins, genotypic variation and fitness costs for the crustacean herbivore. Oecologia 162:685-695. . Le rôle dissuasif des phlorotanins quant à l'herbivorisme pourrait être hautement dépendant à la fois de l'espèce de l'algue et de l'herbivoreC.D. Amsler, V.A. Fairhead. 2006. Defensive and sensory chemical ecology of brown algae. Adv. Bot. Res. 43:1–91..
Protection de la radiation UV et des métaux lourds