9 – CONTRÔLE DE L’ACTIVITÉ ENZYMATIQUE
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Un premier mode de régulation extrinsèque de l’activité d’un enzyme consiste
dans l’existence au sein d’un même organisme, de multiples formes d’un même
enzyme, qui sont appelées des isoenzymes. L’expression différentielle de ces
isoenzymes dans des tissus distincts ou des organelles distincts ou à des stades
différents du développement fournit un moyen simple de réguler dans le temps et
dans l’espace une activité enzymatique. Les isoenzymes sont des protéines
homologues qui catalysent dans un même organisme la même réaction chimique,
mais dont les paramètres cinétiques et les mécanismes intrinsèques de régulation
sont différents.
Comme nous l’avons vu dans le chapitre 3, l’activité d’un enzyme dépend de sa
concentration. Le mécanisme le plus évident de régulation de l’activité consiste
donc dans la régulation de la concentration de la protéine. Une diminution ou une
augmentation de la quantité d’enzyme, entraîne une modification de l’activité
puisque celle-ci est directement proportionnelle à la concentration d’enzyme. La
quantité d'un enzyme présente dans une cellule à un moment donné dépend de la
balance entre la synthèse et la dégradation de cette protéine. La biosynthèse des
protéines est contrôlée aux différents stades de la transcription, de la traduction
ou de leurs modifications post-traductionnelles mais la dégradation cellulaire des
protéines est également un processus régulé dont la vitesse est modulée notamment par la nature de l’acide aminé N-terminal. La complexité des machineries
cellulaires impliquées dans les processus de synthèse et de dégradation des protéines implique que ce mode de régulation est lent. Il ne permet pas à une cellule
de réagir rapidement à un changement de conditions, mais il permet certainement
une régulation à long terme.
Plusieurs modes de régulation intrinsèques de l’activité des enzymes permettent
une adaptation plus rapide à un changement intervenant dans les conditions cellulaires. Un premier type de modification directe de l’activité de l’enzyme consiste
dans la modification covalente et réversible de la protéine. Les propriétés catalytiques de nombreux enzymes sont affectées par la modification covalente d’un
groupe de la protéine, comme par exemple la fixation d’un groupe phosphate.
Généralement ces modifications sont elles-mêmes catalysées par un enzyme
(kinase) et les réactions inverses sont catalysées par un autre enzyme (phosphatase). Celles-ci permettent de restaurer l’état initial de la protéine.
Un second mode de régulation intrinsèque de l’activité est l’activation protéolytique. Ce mode d’activation irréversible permet de convertir la forme inactive
d’un enzyme en une forme active. Il est largement utilisé dans la production de
protéases dont l’activité doit s'exercer à l’extérieur de la cellule, comme dans le
cas des enzymes digestives (trypsine, chymotrypsine) ou des enzymes de régulation de la coagulation du sang ou de l’apoptose.
Finalement, l’activité enzymatique peut être régulée par la fixation d’un ligand
sur la protéine. Nous avons déjà discuté des mécanismes d’inhibition mais il
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Un premier mode de régulation extrinsèque de l’activité d’un enzyme consiste
dans l’existence au sein d’un même organisme, de multiples formes d’un même
enzyme, qui sont appelées des isoenzymes. L’expression différentielle de ces
isoenzymes dans des tissus distincts ou des organelles distincts ou à des stades
différents du développement fournit un moyen simple de réguler dans le temps et
dans l’espace une activité enzymatique. Les isoenzymes sont des protéines
homologues qui catalysent dans un même organisme la même réaction chimique,
mais dont les paramètres cinétiques et les mécanismes intrinsèques de régulation
sont différents.
Comme nous l’avons vu dans le chapitre 3, l’activité d’un enzyme dépend de sa
concentration. Le mécanisme le plus évident de régulation de l’activité consiste
donc dans la régulation de la concentration de la protéine. Une diminution ou une
augmentation de la quantité d’enzyme, entraîne une modification de l’activité
puisque celle-ci est directement proportionnelle à la concentration d’enzyme. La
quantité d'un enzyme présente dans une cellule à un moment donné dépend de la
balance entre la synthèse et la dégradation de cette protéine. La biosynthèse des
protéines est contrôlée aux différents stades de la transcription, de la traduction
ou de leurs modifications post-traductionnelles mais la dégradation cellulaire des
protéines est également un processus régulé dont la vitesse est modulée notamment par la nature de l’acide aminé N-terminal. La complexité des machineries
cellulaires impliquées dans les processus de synthèse et de dégradation des protéines implique que ce mode de régulation est lent. Il ne permet pas à une cellule
de réagir rapidement à un changement de conditions, mais il permet certainement
une régulation à long terme.
Plusieurs modes de régulation intrinsèques de l’activité des enzymes permettent
une adaptation plus rapide à un changement intervenant dans les conditions cellulaires. Un premier type de modification directe de l’activité de l’enzyme consiste
dans la modification covalente et réversible de la protéine. Les propriétés catalytiques de nombreux enzymes sont affectées par la modification covalente d’un
groupe de la protéine, comme par exemple la fixation d’un groupe phosphate.
Généralement ces modifications sont elles-mêmes catalysées par un enzyme
(kinase) et les réactions inverses sont catalysées par un autre enzyme (phosphatase). Celles-ci permettent de restaurer l’état initial de la protéine.
Un second mode de régulation intrinsèque de l’activité est l’activation protéolytique. Ce mode d’activation irréversible permet de convertir la forme inactive
d’un enzyme en une forme active. Il est largement utilisé dans la production de
protéases dont l’activité doit s'exercer à l’extérieur de la cellule, comme dans le
cas des enzymes digestives (trypsine, chymotrypsine) ou des enzymes de régulation de la coagulation du sang ou de l’apoptose.
Finalement, l’activité enzymatique peut être régulée par la fixation d’un ligand
sur la protéine. Nous avons déjà discuté des mécanismes d’inhibition mais il