2 – LA THERMODYNAMIQUE ET LA
THÉORIE DES VITESSES ABSOLUES
2.1. LA THERMODYNAMIQUE ET SES LIMITES
Dans le premier chapitre, nous avons discuté de l’étude de la cinétique des
réactions, dans le second nous allons nous intéresser aux relations qui existent entre
la cinétique et la thermodynamique ; ces relations constituent la base de la thermocinétique. L’analyse thermodynamique est une méthode extrêmement puissante
pour obtenir des informations détaillées sur le fonctionnement des systèmes biologiques qu’il est souhaitable d’exploiter dans l’étude du mécanisme d’action des
enzymes. Une première connexion entre les mesures cinétiques et les mesures à
l’équilibre repose sur le concept de potentiel chimique développé par Josiah
Willard GIBBS (1878). Une seconde connexion réside dans la théorie de la vitesse
absolue d’une réaction. L’application de ces relations permet d’établir le profil
d’énergie de GIBBS d’une réaction qui est un outil très utile pour l’analyse du
mécanisme des réactions enzymatiques. Avant de décrire plus en détail ces
concepts, il est nécessaire de rappeler quelques principes fondamentaux de
thermodynamique qui nous seront utiles. Une présentation détaillée de l’analyse
thermodynamique ne fait toutefois pas partie des objectifs de ce livre et nous
renvoyons à plusieurs ouvrages de référence dans ce domaine (EISENBERG et
CROTHERS, 1979 ; OTURAN et ROBERT, 1997 ; ATKINS et DE PAULA, 2001), les
étudiants qui souhaitent s’assurer de leurs connaissances ou les approfondir.
La thermodynamique est une branche de la chimie physique qui permet de décrire,
à un niveau macroscopique, la matière et les changements physiques et chimiques
qu’elle subit. Cette description repose sur une représentation simplifiée de la réalité
(un modèle) et sur un nombre restreint de lois. Un être vivant est le siège de
modifications physiques et chimiques continuelles qui impliquent des échanges
d’énergie et de matière. Pour un biologiste, il est essentiel de comprendre les
mécanismes de ces échanges. Comme nous allons en discuter, l’analyse thermodynamique des systèmes biologiques est principalement orientée vers l’étude des
équilibres et la définition de relations entre les propriétés d’un système, mais elle
permet également de déterminer le sens des réactions dans des systèmes qui ne sont
pas à l’équilibre et de caractériser des processus irréversibles. La thermodynamique
THÉORIE DES VITESSES ABSOLUES
2.1. LA THERMODYNAMIQUE ET SES LIMITES
Dans le premier chapitre, nous avons discuté de l’étude de la cinétique des
réactions, dans le second nous allons nous intéresser aux relations qui existent entre
la cinétique et la thermodynamique ; ces relations constituent la base de la thermocinétique. L’analyse thermodynamique est une méthode extrêmement puissante
pour obtenir des informations détaillées sur le fonctionnement des systèmes biologiques qu’il est souhaitable d’exploiter dans l’étude du mécanisme d’action des
enzymes. Une première connexion entre les mesures cinétiques et les mesures à
l’équilibre repose sur le concept de potentiel chimique développé par Josiah
Willard GIBBS (1878). Une seconde connexion réside dans la théorie de la vitesse
absolue d’une réaction. L’application de ces relations permet d’établir le profil
d’énergie de GIBBS d’une réaction qui est un outil très utile pour l’analyse du
mécanisme des réactions enzymatiques. Avant de décrire plus en détail ces
concepts, il est nécessaire de rappeler quelques principes fondamentaux de
thermodynamique qui nous seront utiles. Une présentation détaillée de l’analyse
thermodynamique ne fait toutefois pas partie des objectifs de ce livre et nous
renvoyons à plusieurs ouvrages de référence dans ce domaine (EISENBERG et
CROTHERS, 1979 ; OTURAN et ROBERT, 1997 ; ATKINS et DE PAULA, 2001), les
étudiants qui souhaitent s’assurer de leurs connaissances ou les approfondir.
La thermodynamique est une branche de la chimie physique qui permet de décrire,
à un niveau macroscopique, la matière et les changements physiques et chimiques
qu’elle subit. Cette description repose sur une représentation simplifiée de la réalité
(un modèle) et sur un nombre restreint de lois. Un être vivant est le siège de
modifications physiques et chimiques continuelles qui impliquent des échanges
d’énergie et de matière. Pour un biologiste, il est essentiel de comprendre les
mécanismes de ces échanges. Comme nous allons en discuter, l’analyse thermodynamique des systèmes biologiques est principalement orientée vers l’étude des
équilibres et la définition de relations entre les propriétés d’un système, mais elle
permet également de déterminer le sens des réactions dans des systèmes qui ne sont
pas à l’équilibre et de caractériser des processus irréversibles. La thermodynamique