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Les enzymes et réactions enzymatiques

Les enzymes sont indispensables à la vie. Sans elles, les grandes fonctions de notre organisme ne pourraient exister.

Les enzymes : des protéines indispensables à la vie

Afin d’assurer les multiples réactions biochimiques nécessaires à son fonctionnement, l’organisme a conçu des protéines dites « enzymatiques », spécifiques, ayant besoin d’être activées pour être fonctionnelles.
Appelées enzymes, ces fascinantes « artistes » cellulaires possèdent de nombreux talents : elles permettent notamment de transformer diverses molécules en produits fonctionnels pour la cellule ou pour les tissus.

Les enzymes sont des accélérateurs

Le bon fonctionnement de notre organisme est conditionné par un ensemble de réactions chimiques qui se déroulent en permanence au sein de nos cellules.

La biocatalyse définit l’action des enzymes dans les tissus vivants au sein desquels elles favorisent les réactions chimiques indispensables à la vie. On parle aussi de catalyse enzymatique, phénomène très particulier de la vie, car elle allie la spécificité de la relation enzyme/substrats et la très grande rapidité des réactions. En effet, les enzymes sont des catalyseurs, c’est-à-dire des accélérateurs de réactions chimiques, et la vitesse des réactions conditionne la vie des organismes.

Si nous comparons la même réaction chimique réalisée soit naturellement dans une cellule en présence d’enzymes, soit dans un tube à essais, la différence est frappante. Alors que la première s’effectue en quelques millisecondes, la seconde nécessite un temps considérable, des heures voire parfois même des années !

Pour avoir une idée de la vitesse à laquelle les enzymes fonctionnent, on peut considérer l’exemple de la transcription de l’ADN en ARN, à l’intérieur du noyau cellulaire, pour la synthèse d’une protéine. Dans ce cas, une enzyme volumineuse, l’ARN polymérase chargé de l’opération de « copie », va surfer sur le brin d’ADN à exprimer, après l’avoir ouvert comme une fermeture éclair, construisant la chaîne d’ARN messager à la vitesse fantastique de cinquante nucléotides par seconde !

Les enzymes sont des « couturières » moléculaires

Elles sont capables de choisir, couper, diviser, coller, etc., non seulement avec rapidité, mais aussi avec une précision déconcertante. Elles peuvent se lier à d’autres molécules, les substrats, pour en créer de nouvelles, sans se modifier elles-mêmes !

Là aussi, un exemple peut être utile à la compréhension de ce mécanisme. Prenons le cas d’une cellule endommagée par un rayonnement U.V., un coup de soleil par exemple, la molécule ADN de son noyau est altérée à plusieurs niveaux. Immédiatement, une endonucléase repère les lésions et coupe le brin abîmé à l’une des extrémités. Une exonucléase réalise la même opération à l’autre extrémité, éliminant ainsi la partie lésée. La polymérase se charge, quant à elle, de restaurer les fragments manquants grâce à des nucléotides sains, tandis que l’ADN ligase rassemble les deux zones coupées : un véritable « couper/coller » moléculaire !

Ces enzymes représentent donc de véritables artistes, tant que leur activation par les oligoéléments et que l’intégrité de l’information n’est pas modifiée. La moindre erreur de transcription cellulaire aura en effet des conséquences déterminantes vis-à-vis du fonctionnement cellulaire.

Les enzymes ont besoin de cofacteurs activateurs

Pour être pleinement actives et assurer leur fonction, beaucoup d’enzymes ont besoin de cofacteurs. Ces cofacteurs, souvent des oligoéléments, se fixent à l’enzyme et lui confèrent sa forme active. Parfois, les cofacteurs sont des molécules plus complexes généralement issues des vitamines appelées coenzymes. Dans ce cas, l’enzyme inactive est appelé apoenzyme. Apoenzyme et coenzyme se lient pour donner la forme active complète, l’holoenzyme. 

Activation des enzymes et formation d’un produit au cours de la réaction enzymatique

L’enzyme, activée par la liaison à son cofacteur, transforme un substrat en un ou plusieurs produits.

Les réactions enzymatiques en cascade

Les réactions enzymatiques ne sont pas isolées. En effet, pour aboutir à un résultat final, la synthèse d’une hormone par exemple, de nombreuses réactions enzymatiques doivent se succéder en « cascade » : le produit de l’un devient le substrat de la suivante, et ainsi de suite… Toute carence en un ou plusieurs oligoéléments cofacteurs aura donc non seulement des conséquences sur la réaction enzymatique concernée, mais également sur l’ensemble de la chaîne métabolique, perturbant de ce fait la synthèse entière de ladite hormone par la cellule. De même, toute carence modérée en plusieurs oligoéléments diminue l’efficacité des réactions enzymatiques et, donc, le rendement global de la cascade enzymatique.

Cascade de réactions enzymatiques

Pour transformer un substrat en son produit final, plusieurs réactions enzymatiques peuvent être nécessaires.

Claude Lagarde

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