9 – CONTRÔLE DE L’ACTIVITÉ ENZYMATIQUE
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WYMAN et CHANGEUX, KOSHLAND, NÉMETHY et FILMER ont supposé que la
conformation R est induite par la fixation d’un ligand, de telle sorte que le substrat
ne se lie que sur la conformation R, que la conformation R existe uniquement
lorsqu’un substrat est fixé sur la protéine, et que la conformation T n’existe que si
le substrat n’est pas fixé.
KOSHLAND, NÉMETHY et FILMER ont postulé que la coopérativité existe parce que
les propriétés de chaque sous-unité sont modifiées par la conformation des sousunités voisines. La même hypothèse est implicite dans le modèle symétrique, mais
elle est mise en évidence dans le modèle séquentiel, qui met plus l’accent sur les
détails de l’interaction, et évite l’hypothèse arbitraire selon laquelle toutes les sousunités d’une même molécule doivent être simultanément dans la même conformation. Par conséquent, l’existence de formes hybrides, tels que TR dans le cas
d’un dimère ou T 3 R, T 2 R 2 et TR 3 dans le cas d’un tétramère, n’est pas simplement
autorisée mais est rendue obligatoire par l’hypothèse d’un mécanisme strict d’ajustement induit.
Parce que le modèle symétrique ne prend pas en compte les détails des interactions
entre les sous-unités, il n’était pas nécessaire dans le § 9.4.1 de considérer la
géométrie de l’association des sous-unités, c'est-à-dire la structure quaternaire de la
protéine. Inversement, le modèle séquentiel nécessite de considérer la géométrie de
la molécule pour toute protéine ayant plus de deux sous-unités, puisque différents
arrangements de ces sous-unités entraînent différentes équations de fixation. Par
souci de simplification, nous considérerons ici le cas d’un dimère, et nous ignorerons la question de géométrie, mais il faut garder à l’esprit qu’elle devra
obligatoirement être prise en compte si le traitement est étendu à des trimères, des
tétramères…
L’accent mis sur la géométrie et la nécessité de traiter chaque géométrie séparément
ont conduit à l’idée largement répandue, mais fausse, que le modèle séquentiel est
plus général et plus compliqué que le modèle symétrique. Pour une géométrie
donnée, les deux modèles sont à peu près aussi complexes, et aucun ne peut être
considéré comme un cas particulier de l’autre. Les deux modèles peuvent être
généralisés sous la forme d’un modèle unique général (HABER et KOSHLAND,
1967), en éliminant la contrainte de symétrie imposée par le modèle symétrique, et
la contrainte d’un ajustement induit strict imposée par le modèle séquentiel. Il faut
néanmoins s’interroger sur l’utilité d’un tel modèle, car l’équation qui en résulte est
trop compliquée pour être utilisée.
Pour avoir une idée de la manière dont une équation de fixation est construite dans
le modèle séquentiel, considérons les changements qui surviennent quand une
molécule T 2 fixe une molécule de A pour devenir RTA :
constantes de dissociation. Ainsi, la plupart des constantes d’équilibre sont la
réciproque des constantes d’équilibre données dans la publication originale.
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WYMAN et CHANGEUX, KOSHLAND, NÉMETHY et FILMER ont supposé que la
conformation R est induite par la fixation d’un ligand, de telle sorte que le substrat
ne se lie que sur la conformation R, que la conformation R existe uniquement
lorsqu’un substrat est fixé sur la protéine, et que la conformation T n’existe que si
le substrat n’est pas fixé.
KOSHLAND, NÉMETHY et FILMER ont postulé que la coopérativité existe parce que
les propriétés de chaque sous-unité sont modifiées par la conformation des sousunités voisines. La même hypothèse est implicite dans le modèle symétrique, mais
elle est mise en évidence dans le modèle séquentiel, qui met plus l’accent sur les
détails de l’interaction, et évite l’hypothèse arbitraire selon laquelle toutes les sousunités d’une même molécule doivent être simultanément dans la même conformation. Par conséquent, l’existence de formes hybrides, tels que TR dans le cas
d’un dimère ou T 3 R, T 2 R 2 et TR 3 dans le cas d’un tétramère, n’est pas simplement
autorisée mais est rendue obligatoire par l’hypothèse d’un mécanisme strict d’ajustement induit.
Parce que le modèle symétrique ne prend pas en compte les détails des interactions
entre les sous-unités, il n’était pas nécessaire dans le § 9.4.1 de considérer la
géométrie de l’association des sous-unités, c'est-à-dire la structure quaternaire de la
protéine. Inversement, le modèle séquentiel nécessite de considérer la géométrie de
la molécule pour toute protéine ayant plus de deux sous-unités, puisque différents
arrangements de ces sous-unités entraînent différentes équations de fixation. Par
souci de simplification, nous considérerons ici le cas d’un dimère, et nous ignorerons la question de géométrie, mais il faut garder à l’esprit qu’elle devra
obligatoirement être prise en compte si le traitement est étendu à des trimères, des
tétramères…
L’accent mis sur la géométrie et la nécessité de traiter chaque géométrie séparément
ont conduit à l’idée largement répandue, mais fausse, que le modèle séquentiel est
plus général et plus compliqué que le modèle symétrique. Pour une géométrie
donnée, les deux modèles sont à peu près aussi complexes, et aucun ne peut être
considéré comme un cas particulier de l’autre. Les deux modèles peuvent être
généralisés sous la forme d’un modèle unique général (HABER et KOSHLAND,
1967), en éliminant la contrainte de symétrie imposée par le modèle symétrique, et
la contrainte d’un ajustement induit strict imposée par le modèle séquentiel. Il faut
néanmoins s’interroger sur l’utilité d’un tel modèle, car l’équation qui en résulte est
trop compliquée pour être utilisée.
Pour avoir une idée de la manière dont une équation de fixation est construite dans
le modèle séquentiel, considérons les changements qui surviennent quand une
molécule T 2 fixe une molécule de A pour devenir RTA :
constantes de dissociation. Ainsi, la plupart des constantes d’équilibre sont la
réciproque des constantes d’équilibre données dans la publication originale.