9 – CONTRÔLE DE L’ACTIVITÉ ENZYMATIQUE
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induite. L’analogie avec la complémentarité clef-serrure peut être étendue, en
assimilant le concept de KOSHLAND à une serrure de type YALE, dans laquelle la
clef ne peut s’insérer qu’en réalignant les gorges de la serrure, permettant ainsi,
l’ouverture de celle-ci. Néanmoins, une meilleure analogie est probablement celle
d’un gant, qui est capable de s’ajuster exactement à une main, mais qui ne s’ajuste en
réalité que lorsque la main est insérée dans le gant. Cette analogie a le mérite additionnel d’illustrer le caractère stéréochimique essentiel de la structure d’un enzyme :
même si un gant gauche et un gant droit peuvent sembler similaires, un gant gauche
ne peut pas s’ajuster à une main droite.
La théorie de l’ajustement induit a eu d’importantes conséquences dans de nombreuses branches de l’enzymologie (voir par exemple le § 6.2.1), mais elle a été
particulièrement importante pour la compréhension des propriétés allostériques et
coopératives des protéines, car elle fournit une explication simple et plausible des
interactions à longues distances. En considérant qu’une protéine combine la rigidité
avec une flexibilité contrôlée, comme une paire de ciseaux, un changement de
conformation induit par le substrat se déroulant dans une partie de la molécule peut
se transmettre sur quelques nanomètres vers une autre partie.
9.4. MODÈLES MODERNES DE COOPÉRATIVITÉ
9.4.1. Le modèle symétrique de MONOD, WYMAN et CHANGEUX
Les interactions coopératives observées avec l’hémoglobine ne représentent pas un
cas unique où des interactions existent entre des sites largement séparés dans
l’espace ; des interactions à longues distances existent aussi avec d’autres protéines
coopératives, et avec de nombreux enzymes impliquant des effets allostériques. Un
exemple frappant est celui de l’inhibition allostérique de la phosphoribosyl-ATPpyrophosphorylase par l’histidine. MARTIN (1963) a découvert qu’un traitement
doux de cet enzyme par les ions Hg
2+ détruit la sensibilité de l’activité catalytique à
l’histidine, mais n’affecte ni l’activité non-inhibée, ni la fixation de l’histidine. En
d’autres termes, l’ion métallique n’interfère ni avec le site catalytique, ni avec le site
allostérique, mais avec la connexion qui les relie entre eux. MONOD, CHANGEUX et
JACOB (1963) ont étudié de nombreux exemples de phénomènes coopératifs et
allostériques, et ont conclu que ces phénomènes sont fortement apparentés et qu’ils
peuvent vraisemblablement s’expliquer par la flexibilité de la conformation de
l’enzyme. Plus tard, MONOD,WYMAN et CHANGEUX (1965) ont proposé un modèle
général permettant d’expliquer les deux phénomènes par un simple ensemble de
postulats. Il est souvent fait référence à ce modèle sous le nom de modèle allostérique, mais le terme de modèle symétrique est préférable parce qu’il met en
évidence la différence principale avec les modèles alternatifs, et parce qu’il évite
l’association contestable des effets allostériques et coopératifs.
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induite. L’analogie avec la complémentarité clef-serrure peut être étendue, en
assimilant le concept de KOSHLAND à une serrure de type YALE, dans laquelle la
clef ne peut s’insérer qu’en réalignant les gorges de la serrure, permettant ainsi,
l’ouverture de celle-ci. Néanmoins, une meilleure analogie est probablement celle
d’un gant, qui est capable de s’ajuster exactement à une main, mais qui ne s’ajuste en
réalité que lorsque la main est insérée dans le gant. Cette analogie a le mérite additionnel d’illustrer le caractère stéréochimique essentiel de la structure d’un enzyme :
même si un gant gauche et un gant droit peuvent sembler similaires, un gant gauche
ne peut pas s’ajuster à une main droite.
La théorie de l’ajustement induit a eu d’importantes conséquences dans de nombreuses branches de l’enzymologie (voir par exemple le § 6.2.1), mais elle a été
particulièrement importante pour la compréhension des propriétés allostériques et
coopératives des protéines, car elle fournit une explication simple et plausible des
interactions à longues distances. En considérant qu’une protéine combine la rigidité
avec une flexibilité contrôlée, comme une paire de ciseaux, un changement de
conformation induit par le substrat se déroulant dans une partie de la molécule peut
se transmettre sur quelques nanomètres vers une autre partie.
9.4. MODÈLES MODERNES DE COOPÉRATIVITÉ
9.4.1. Le modèle symétrique de MONOD, WYMAN et CHANGEUX
Les interactions coopératives observées avec l’hémoglobine ne représentent pas un
cas unique où des interactions existent entre des sites largement séparés dans
l’espace ; des interactions à longues distances existent aussi avec d’autres protéines
coopératives, et avec de nombreux enzymes impliquant des effets allostériques. Un
exemple frappant est celui de l’inhibition allostérique de la phosphoribosyl-ATPpyrophosphorylase par l’histidine. MARTIN (1963) a découvert qu’un traitement
doux de cet enzyme par les ions Hg
2+ détruit la sensibilité de l’activité catalytique à
l’histidine, mais n’affecte ni l’activité non-inhibée, ni la fixation de l’histidine. En
d’autres termes, l’ion métallique n’interfère ni avec le site catalytique, ni avec le site
allostérique, mais avec la connexion qui les relie entre eux. MONOD, CHANGEUX et
JACOB (1963) ont étudié de nombreux exemples de phénomènes coopératifs et
allostériques, et ont conclu que ces phénomènes sont fortement apparentés et qu’ils
peuvent vraisemblablement s’expliquer par la flexibilité de la conformation de
l’enzyme. Plus tard, MONOD,WYMAN et CHANGEUX (1965) ont proposé un modèle
général permettant d’expliquer les deux phénomènes par un simple ensemble de
postulats. Il est souvent fait référence à ce modèle sous le nom de modèle allostérique, mais le terme de modèle symétrique est préférable parce qu’il met en
évidence la différence principale avec les modèles alternatifs, et parce qu’il évite
l’association contestable des effets allostériques et coopératifs.