9 – CONTRÔLE DE L’ACTIVITÉ ENZYMATIQUE
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MONOD, WYMAN et CHANGEUX ont distingué les effets homotropes ou interactions
entre des ligands identiques, et les effets hétérotropes ou interactions entre des
ligands différents, comme un substrat et un effecteur allostérique. Comme nous
l’avons vu, le modèle symétrique implique que les effets homotropes se manifestent obligatoirement par une coopérativité positive, mais il n’impose aucune
restriction sur les effets hétérotropes, qu’il peut accommoder sans complexité
supplémentaire ; c’est en réalité une de ses caractéristiques les plus intéressantes.
Si un second ligand B se fixe préférentiellement sur l’état R de la protéine, c'est-àdire sur l’état également préféré par A, mais sur un site différent de celui de A (de
sorte qu’il n’y a aucune compétition entre eux), il facilitera la fixation de A en
augmentant la disponibilité des molécules dans l’état R ; il agira ainsi en tant
qu’effecteur hétérotrope positif ou activateur allostérique. D’un autre côté, un
ligand C, qui se lie préférentiellement à l’état T, qui fixe A faiblement ou pas du
tout, aura l’effet opposé : il empêchera la fixation de A en réduisant la disponibilité
des molécules dans l’état R, et agira ainsi en tant qu’effecteur hétérotrope négatif
ou inhibiteur allostérique. Si chaque fixation est exclusive, c'est-à-dire si chaque
ligand se fixe soit sur l’état R, soit sur l’état T, mais pas sur les deux, l’équation de
fixation résultante pour A, modifiée par la présence de B et C, est particulièrement
simple, et peut être écrite de la manière suivante :
Y
A
K
A
K
L
A
K
A
K
A
K
L
CK
BK
A
K
RR
app
R
RR
CT
BR
R
=
+
⎛
⎝
⎜
⎞
⎠
⎟
++
⎛
⎝
⎜
⎞
⎠
⎟
=
+
⎛
⎝
⎜
⎞
⎠
⎟
+
+
⎛
⎝
⎜
⎞
⎠
⎟ ++
⎛
⎝
⎜
⎞
⎠
⎟
1
1
1
1
1
1
22
2
[][]
[]
[][]
[]
[]
[]
[9.34]
La constante allostérique L est alors remplacée par une valeur apparente, L app , qui
augmente avec la concentration d’inhibiteur et diminue avec la concentration
d’activateur, reflétant la capacité respective des inhibiteurs et des activateurs à
déplacer l’équilibre par rapport à l’état qui favorise la fixation du substrat. Dans le
cas général où les ligands ne se fixent pas de façon exclusive à l’un ou l’autre état,
le comportement est naturellement plus compliqué, mais nous pouvons toujours
obtenir une idée raisonnable du comportement du système en examinant la
figure 9.6 à la lumière de l’équation [9.34].
Des concentrations élevées d’effecteur allostérique de n’importe quel type contribuent clairement à réduire la coopérativité, puisque ceux-ci poussent la protéine à
ressembler soit à la forme R, soit à la forme T, mais il peut y avoir des effets dans
la direction opposée à de faibles concentrations si la valeur de L (la valeur de L app
en absence d’effecteur) n’est pas optimale. Considérons, par exemple, les
constantes utilisées pour construire la figure 9.6 avec L = 10. N’importe quelle
concentration d’activateur tendra à réduire la valeur de L app , l’éloignant de plus en
plus de la valeur L app = 100 (la racine carrée de 10
4 , et donc la valeur donnant une
coopérativité maximale) et rendant la fixation moins coopérative. Toutefois, l’ajout
d’un inhibiteur allostérique augmentera initialement la coopérativité, passant par un
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MONOD, WYMAN et CHANGEUX ont distingué les effets homotropes ou interactions
entre des ligands identiques, et les effets hétérotropes ou interactions entre des
ligands différents, comme un substrat et un effecteur allostérique. Comme nous
l’avons vu, le modèle symétrique implique que les effets homotropes se manifestent obligatoirement par une coopérativité positive, mais il n’impose aucune
restriction sur les effets hétérotropes, qu’il peut accommoder sans complexité
supplémentaire ; c’est en réalité une de ses caractéristiques les plus intéressantes.
Si un second ligand B se fixe préférentiellement sur l’état R de la protéine, c'est-àdire sur l’état également préféré par A, mais sur un site différent de celui de A (de
sorte qu’il n’y a aucune compétition entre eux), il facilitera la fixation de A en
augmentant la disponibilité des molécules dans l’état R ; il agira ainsi en tant
qu’effecteur hétérotrope positif ou activateur allostérique. D’un autre côté, un
ligand C, qui se lie préférentiellement à l’état T, qui fixe A faiblement ou pas du
tout, aura l’effet opposé : il empêchera la fixation de A en réduisant la disponibilité
des molécules dans l’état R, et agira ainsi en tant qu’effecteur hétérotrope négatif
ou inhibiteur allostérique. Si chaque fixation est exclusive, c'est-à-dire si chaque
ligand se fixe soit sur l’état R, soit sur l’état T, mais pas sur les deux, l’équation de
fixation résultante pour A, modifiée par la présence de B et C, est particulièrement
simple, et peut être écrite de la manière suivante :
Y
A
K
A
K
L
A
K
A
K
A
K
L
CK
BK
A
K
RR
app
R
RR
CT
BR
R
=
+
⎛
⎝
⎜
⎞
⎠
⎟
++
⎛
⎝
⎜
⎞
⎠
⎟
=
+
⎛
⎝
⎜
⎞
⎠
⎟
+
+
⎛
⎝
⎜
⎞
⎠
⎟ ++
⎛
⎝
⎜
⎞
⎠
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1
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1
1
1
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22
2
[][]
[]
[][]
[]
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[9.34]
La constante allostérique L est alors remplacée par une valeur apparente, L app , qui
augmente avec la concentration d’inhibiteur et diminue avec la concentration
d’activateur, reflétant la capacité respective des inhibiteurs et des activateurs à
déplacer l’équilibre par rapport à l’état qui favorise la fixation du substrat. Dans le
cas général où les ligands ne se fixent pas de façon exclusive à l’un ou l’autre état,
le comportement est naturellement plus compliqué, mais nous pouvons toujours
obtenir une idée raisonnable du comportement du système en examinant la
figure 9.6 à la lumière de l’équation [9.34].
Des concentrations élevées d’effecteur allostérique de n’importe quel type contribuent clairement à réduire la coopérativité, puisque ceux-ci poussent la protéine à
ressembler soit à la forme R, soit à la forme T, mais il peut y avoir des effets dans
la direction opposée à de faibles concentrations si la valeur de L (la valeur de L app
en absence d’effecteur) n’est pas optimale. Considérons, par exemple, les
constantes utilisées pour construire la figure 9.6 avec L = 10. N’importe quelle
concentration d’activateur tendra à réduire la valeur de L app , l’éloignant de plus en
plus de la valeur L app = 100 (la racine carrée de 10
4 , et donc la valeur donnant une
coopérativité maximale) et rendant la fixation moins coopérative. Toutefois, l’ajout
d’un inhibiteur allostérique augmentera initialement la coopérativité, passant par un