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CINÉTIQUE ENZYMATIQUE
existe également un mécanisme de contrôle allostérique reposant sur la fixation
d’une petite molécule sur un site distinct du site actif qui induit un changement
de l’activité de l’enzyme. La régulation par la fixation de petites molécules
représente un moyen important de contrôle de l’activité de nombreux enzymes
dont nous allons discuter dans ce chapitre.
9.1.3. Inadéquation de l’équation de MICHAELIS et MENTEN
pour décrire les mécanismes de régulation
Nous devons maintenant nous demander si un enzyme qui obéit aux lois ordinaires
de la cinétique enzymatique peut être régulé suffisamment précisément pour éviter
les cycles futiles. Pour un enzyme qui obéit à l’équation de MICHAELIS et MENTEN,
vVA
K
A
m
=+ [] (
[] ) , un simple calcul montre que la vitesse est égale à 0,1
quand [] AK m
=
9 et qu’elle est égale à 0,9 V quand [] AK m
= 9 . En d’autres
termes, une énorme augmentation de la concentration de substrat, 81 fois, est
nécessaire pour provoquer une augmentation modeste de la vitesse de 10% à 90%
de la vitesse limite.
Un résultat essentiellement similaire est obtenu pour l’inhibition simple. Supposons
qu’une réaction soit inhibée de manière compétitive en accord avec l’équation
v
VA
K
I
K
A
m
ic
=
+
⎛
⎝
⎜
⎞
⎠
⎟ +
[]
[] []
1
. Le rapport des vitesses en présence (n ) et en absence
(n 0 ) d’inhibiteur peut s’écrire v
v
KA
K
I
K
A
m
m
ic
0
1
=
+
+
⎛
⎝
⎜
⎞
⎠
⎟ +
[]
[] []
qui a une valeur de 0,1
quand []
[]
IK
A
K
ic
m
=+
⎛
⎝
⎜
⎞
⎠
⎟
91
et de 0,9 quand []
[]
I
KA
K
ic
m
=+
⎛
⎝
⎜
⎞
⎠
⎟
9
1
: encore une
fois, une variation de la concentration de 81 fois est nécessaire pour balayer la
gamme allant de 10% à 90% de la vitesse limite.
Même si nous considérons l’effet de deux ou de plusieurs inhibiteurs agissant
en parallèle, la même conclusion quantitative s’impose : une grande variation de
l’environnement a des effets modestes sur la vitesse de la réaction. C’est pourtant
exactement l’opposé de ce qui est nécessaire pour une régulation efficace du
métabolisme ; d’un côté la concentration des principaux métabolites doit être maintenue dans des limites étroites, et d’un autre côté les vitesses de réaction doivent
être susceptibles de varier énormément – probablement plus que la gamme allant
de 10 à 90% que nous venons d'évoquer – en réponse à des fluctuations à
l’intérieur de ces limites étroites.
CINÉTIQUE ENZYMATIQUE
existe également un mécanisme de contrôle allostérique reposant sur la fixation
d’une petite molécule sur un site distinct du site actif qui induit un changement
de l’activité de l’enzyme. La régulation par la fixation de petites molécules
représente un moyen important de contrôle de l’activité de nombreux enzymes
dont nous allons discuter dans ce chapitre.
9.1.3. Inadéquation de l’équation de MICHAELIS et MENTEN
pour décrire les mécanismes de régulation
Nous devons maintenant nous demander si un enzyme qui obéit aux lois ordinaires
de la cinétique enzymatique peut être régulé suffisamment précisément pour éviter
les cycles futiles. Pour un enzyme qui obéit à l’équation de MICHAELIS et MENTEN,
vVA
K
A
m
=+ [] (
[] ) , un simple calcul montre que la vitesse est égale à 0,1
quand [] AK m
=
9 et qu’elle est égale à 0,9 V quand [] AK m
= 9 . En d’autres
termes, une énorme augmentation de la concentration de substrat, 81 fois, est
nécessaire pour provoquer une augmentation modeste de la vitesse de 10% à 90%
de la vitesse limite.
Un résultat essentiellement similaire est obtenu pour l’inhibition simple. Supposons
qu’une réaction soit inhibée de manière compétitive en accord avec l’équation
v
VA
K
I
K
A
m
ic
=
+
⎛
⎝
⎜
⎞
⎠
⎟ +
[]
[] []
1
. Le rapport des vitesses en présence (n ) et en absence
(n 0 ) d’inhibiteur peut s’écrire v
v
KA
K
I
K
A
m
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0
1
=
+
+
⎛
⎝
⎜
⎞
⎠
⎟ +
[]
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qui a une valeur de 0,1
quand []
[]
IK
A
K
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m
=+
⎛
⎝
⎜
⎞
⎠
⎟
91
et de 0,9 quand []
[]
I
KA
K
ic
m
=+
⎛
⎝
⎜
⎞
⎠
⎟
9
1
: encore une
fois, une variation de la concentration de 81 fois est nécessaire pour balayer la
gamme allant de 10% à 90% de la vitesse limite.
Même si nous considérons l’effet de deux ou de plusieurs inhibiteurs agissant
en parallèle, la même conclusion quantitative s’impose : une grande variation de
l’environnement a des effets modestes sur la vitesse de la réaction. C’est pourtant
exactement l’opposé de ce qui est nécessaire pour une régulation efficace du
métabolisme ; d’un côté la concentration des principaux métabolites doit être maintenue dans des limites étroites, et d’un autre côté les vitesses de réaction doivent
être susceptibles de varier énormément – probablement plus que la gamme allant
de 10 à 90% que nous venons d'évoquer – en réponse à des fluctuations à
l’intérieur de ces limites étroites.