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CINÉTIQUE ENZYMATIQUE
enzyme se traduira par un effet sur le flux des métabolites dans une voie métabolique ? La seule façon de répondre à cette question est de remplacer l'étude des
enzymes isolés par un traitement systémique, c'est-à-dire un traitement qui s'intéresse à la manière dont les composants d'un système s'influencent mutuellement.
Il ne s'agit pas d'un problème trivial, même dans des conditions d'état stationnaire,
et même si nous considérons que l'analyse du comportement cinétique d'enzymes
individuels isolés dans des conditions d'état stationnaire est un problème résolu. En
général, il n'existe pas d'expressions analytiques pour les vitesses à l'état stationnaire de systèmes multi-enzymatiques, même pour des systèmes à deux enzymes,
et les difficultés s'accroissent rapidement pour les systèmes impliquant plus de
deux enzymes. Rien dans les cinétiques enzymatiques ordinaires ne permet de justifier l'hypothèse selon laquelle une connaissance complète de l'équation de vitesse
d'un « enzyme régulé » permettrait de prédire de façon quantitative comment un
changement de son activité affecterait le flux à travers la voie métabolique dans
laquelle l'enzyme est inséré. Dans ce chapitre, nous examinerons les relations entre
les cinétiques des voies métaboliques et les propriétés cinétiques des enzymes qui
les composent.
10.2. ANALYSE DU CONTRÔLE MÉTABOLIQUE
Plusieurs systèmes se recoupant les uns avec les autres ont été développés au cours
des 20 dernières années pour analyser le comportement des systèmes métaboliques,
mais nous discuterons uniquement un seul de ceux-ci, l'analyse du contrôle
métabolique qui découle des travaux de KACSER et BURNS (1973) et d'HEINRICH
et RAPOPORT (1974), et qui est actuellement le plus connu et le plus utilisé. Dans
sa forme la plus simple, il implique de considérer les états stationnaires de systèmes d'enzymes qui relient une série de métabolites. Il utilise deux ou plusieurs
réservoirs de métabolites dont les concentrations sont fixées indépendamment des
enzymes du système, et peuvent donc être considérés comme « externe » vis-à-vis
de ce système. Ces réservoirs contiennent au moins une source, à partir de laquelle
les métabolites s'écoulent, et au moins un drain vers lequel ils s'écoulent. Aucun de
ces flux ne doit être irréversible et la classification comme source ou comme drain,
n'est pas absolue : dans des circonstances différentes, les deux pourraient être considérés comme des métabolites internes d'un système plus important. Néanmoins,
dans toute analyse il est essentiel d'être précis quant aux métabolites qui sont considérés comme internes et ceux qui sont considérés comme externes, et il est utile
d'utiliser des symboles qui indiquent cette différence : en accord avec de nombreuses publications nous utiliserons respectivement S (Substrat) et X (eXterne).
Dans l'exemple présenté dans la figure 10.1, le système correspond à la voie allant
d'une sourcee X 0 vers un drain X 5 , avec des métabolites internes S 1 , S 2 , S 3 et S 4 :
CINÉTIQUE ENZYMATIQUE
enzyme se traduira par un effet sur le flux des métabolites dans une voie métabolique ? La seule façon de répondre à cette question est de remplacer l'étude des
enzymes isolés par un traitement systémique, c'est-à-dire un traitement qui s'intéresse à la manière dont les composants d'un système s'influencent mutuellement.
Il ne s'agit pas d'un problème trivial, même dans des conditions d'état stationnaire,
et même si nous considérons que l'analyse du comportement cinétique d'enzymes
individuels isolés dans des conditions d'état stationnaire est un problème résolu. En
général, il n'existe pas d'expressions analytiques pour les vitesses à l'état stationnaire de systèmes multi-enzymatiques, même pour des systèmes à deux enzymes,
et les difficultés s'accroissent rapidement pour les systèmes impliquant plus de
deux enzymes. Rien dans les cinétiques enzymatiques ordinaires ne permet de justifier l'hypothèse selon laquelle une connaissance complète de l'équation de vitesse
d'un « enzyme régulé » permettrait de prédire de façon quantitative comment un
changement de son activité affecterait le flux à travers la voie métabolique dans
laquelle l'enzyme est inséré. Dans ce chapitre, nous examinerons les relations entre
les cinétiques des voies métaboliques et les propriétés cinétiques des enzymes qui
les composent.
10.2. ANALYSE DU CONTRÔLE MÉTABOLIQUE
Plusieurs systèmes se recoupant les uns avec les autres ont été développés au cours
des 20 dernières années pour analyser le comportement des systèmes métaboliques,
mais nous discuterons uniquement un seul de ceux-ci, l'analyse du contrôle
métabolique qui découle des travaux de KACSER et BURNS (1973) et d'HEINRICH
et RAPOPORT (1974), et qui est actuellement le plus connu et le plus utilisé. Dans
sa forme la plus simple, il implique de considérer les états stationnaires de systèmes d'enzymes qui relient une série de métabolites. Il utilise deux ou plusieurs
réservoirs de métabolites dont les concentrations sont fixées indépendamment des
enzymes du système, et peuvent donc être considérés comme « externe » vis-à-vis
de ce système. Ces réservoirs contiennent au moins une source, à partir de laquelle
les métabolites s'écoulent, et au moins un drain vers lequel ils s'écoulent. Aucun de
ces flux ne doit être irréversible et la classification comme source ou comme drain,
n'est pas absolue : dans des circonstances différentes, les deux pourraient être considérés comme des métabolites internes d'un système plus important. Néanmoins,
dans toute analyse il est essentiel d'être précis quant aux métabolites qui sont considérés comme internes et ceux qui sont considérés comme externes, et il est utile
d'utiliser des symboles qui indiquent cette différence : en accord avec de nombreuses publications nous utiliserons respectivement S (Substrat) et X (eXterne).
Dans l'exemple présenté dans la figure 10.1, le système correspond à la voie allant
d'une sourcee X 0 vers un drain X 5 , avec des métabolites internes S 1 , S 2 , S 3 et S 4 :