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CINÉTIQUE ENZYMATIQUE
dernier publie ses conclusions (1909) plus rapidement que MICHAELIS et se voit accorder la
priorité sur ces travaux. Néanmoins, MICHAELIS démontre que la dépendance au pH de la
catalyse enzymatique ressemble à celle de la dissociation d’un acide faible. Il démontre
également que le point isoélectrique des protéines n’est pas uniquement une référence
dans la variation des propriétés électriques de la protéine mais qu’il correspond
également à un minimum ou à un maximum pour d’autres propriétés comme la solubilité
ou la viscosité. Il développe une méthode d’électrophorèse qui permet de déterminer le pI.
Sa maîtrise dans ce domaine le conduit à devenir l’un des leaders de l’époque dans l’étude
des réactions catalysées par des enzymes. Les quelques années qui ont précédé la
première guerre mondiale ont été très productives. Sa fameuse publication réalisée avec
Maud MENTEN n’était qu’une parmi les 94 publications, dont 5 livres, qu’il a produites entre
1910 et 1914. Plusieurs de ses travaux sont régulièrement cités et notamment son livre,
Die Wassertoffionen-konzentration, est à l’époque un ouvrage de référence sur le pH et
les tampons. En 1920, il passe trois années comme professeur de biochimie à Nagoya, au
Japon et se rend ensuite aux Etats-Unis où il meurt en 1949. Il est resté scientifiquement
actif jusqu’à sa mort, notamment dans le domaine de l’étude des radicaux libres.
Cela peut paraître surprenant que ce soient les enzymologistes qui aient attiré
l’attention sur l’importance de contrôler la concentration de protons et aient introduit l’utilisation de tampons. Nous pouvons donc nous demander quelles sont les
propriétés spéciales des enzymes qui rendent impératif de contrôler le pH alors
qu’aucun besoin ne s’était fait sentir dans l’étude déjà bien développée à l’époque
de la cinétique chimique. A l’exception de la pepsine et de la phosphatase alcaline,
les enzymes qui ont été le plus largement étudiés sont actifs en solution aqueuse à
des valeurs de pH comprises entre 5 et 9. Dans cette gamme, les concentrations de
proton et d’ion hydroxyde varient dans la gamme de 10
–5 à 10
–9 M, qui correspondent à de très faibles variations, et qui sont donc très sensibles à la présence
d’impuretés. Des extraits cellulaires et des préparations brutes d’enzyme sont en
général, bien tamponnées par les enzymes et par les polyélectrolytes présents sous
la forme d’impuretés, mais ces tampons naturels sont éliminés lorsque les enzymes
sont purifiés et doivent être remplacés par d’autres tampons. Jusqu’à ce que ce fait
soit reconnu, peu de progrès était possible. Cette situation contraste avec celle
rencontrée en chimie : peu de réactions sont étudiées en solution aqueuse et parmi
celles-ci, nombreuses sont celles qui sont étudiées à des valeurs de pH, très élevées
ou très faibles, dans des conditions où les concentrations de proton ou d’ion
hydroxyde sont suffisamment élevées pour être considérées comme constantes. En
conséquence, les premières études de cinétique chimique ont peu souffert du
manque de compréhension du pH.
Le type le plus simple d’effet du pH sur les enzymes impliquant un seul groupe
acide ou un seul groupe basique, n’est pas différent du cas général d’inhibition ou
d’activation hyperbolique qui a été considéré dans le § 5.6.3. Conceptuellement, la
protonation du groupe basique d’un enzyme est simplement un cas spécial de
fixation d’un groupe effecteur sur un site spécifique et il n’est dès lors nul besoin
de répéter la résolution des équations pour ce cas simple. Néanmoins, il existe
CINÉTIQUE ENZYMATIQUE
dernier publie ses conclusions (1909) plus rapidement que MICHAELIS et se voit accorder la
priorité sur ces travaux. Néanmoins, MICHAELIS démontre que la dépendance au pH de la
catalyse enzymatique ressemble à celle de la dissociation d’un acide faible. Il démontre
également que le point isoélectrique des protéines n’est pas uniquement une référence
dans la variation des propriétés électriques de la protéine mais qu’il correspond
également à un minimum ou à un maximum pour d’autres propriétés comme la solubilité
ou la viscosité. Il développe une méthode d’électrophorèse qui permet de déterminer le pI.
Sa maîtrise dans ce domaine le conduit à devenir l’un des leaders de l’époque dans l’étude
des réactions catalysées par des enzymes. Les quelques années qui ont précédé la
première guerre mondiale ont été très productives. Sa fameuse publication réalisée avec
Maud MENTEN n’était qu’une parmi les 94 publications, dont 5 livres, qu’il a produites entre
1910 et 1914. Plusieurs de ses travaux sont régulièrement cités et notamment son livre,
Die Wassertoffionen-konzentration, est à l’époque un ouvrage de référence sur le pH et
les tampons. En 1920, il passe trois années comme professeur de biochimie à Nagoya, au
Japon et se rend ensuite aux Etats-Unis où il meurt en 1949. Il est resté scientifiquement
actif jusqu’à sa mort, notamment dans le domaine de l’étude des radicaux libres.
Cela peut paraître surprenant que ce soient les enzymologistes qui aient attiré
l’attention sur l’importance de contrôler la concentration de protons et aient introduit l’utilisation de tampons. Nous pouvons donc nous demander quelles sont les
propriétés spéciales des enzymes qui rendent impératif de contrôler le pH alors
qu’aucun besoin ne s’était fait sentir dans l’étude déjà bien développée à l’époque
de la cinétique chimique. A l’exception de la pepsine et de la phosphatase alcaline,
les enzymes qui ont été le plus largement étudiés sont actifs en solution aqueuse à
des valeurs de pH comprises entre 5 et 9. Dans cette gamme, les concentrations de
proton et d’ion hydroxyde varient dans la gamme de 10
–5 à 10
–9 M, qui correspondent à de très faibles variations, et qui sont donc très sensibles à la présence
d’impuretés. Des extraits cellulaires et des préparations brutes d’enzyme sont en
général, bien tamponnées par les enzymes et par les polyélectrolytes présents sous
la forme d’impuretés, mais ces tampons naturels sont éliminés lorsque les enzymes
sont purifiés et doivent être remplacés par d’autres tampons. Jusqu’à ce que ce fait
soit reconnu, peu de progrès était possible. Cette situation contraste avec celle
rencontrée en chimie : peu de réactions sont étudiées en solution aqueuse et parmi
celles-ci, nombreuses sont celles qui sont étudiées à des valeurs de pH, très élevées
ou très faibles, dans des conditions où les concentrations de proton ou d’ion
hydroxyde sont suffisamment élevées pour être considérées comme constantes. En
conséquence, les premières études de cinétique chimique ont peu souffert du
manque de compréhension du pH.
Le type le plus simple d’effet du pH sur les enzymes impliquant un seul groupe
acide ou un seul groupe basique, n’est pas différent du cas général d’inhibition ou
d’activation hyperbolique qui a été considéré dans le § 5.6.3. Conceptuellement, la
protonation du groupe basique d’un enzyme est simplement un cas spécial de
fixation d’un groupe effecteur sur un site spécifique et il n’est dès lors nul besoin
de répéter la résolution des équations pour ce cas simple. Néanmoins, il existe