COMPLÉMENTARITÉ, biochimie

La présence de motifs structuraux à conformation complémentaire sur des molécules organiques non identiques permet leur assemblage à la manière des pièces d'un puzzle par stéréospécificité.

La complémentarité est rigoureuse quand elle dépend de l'organisation séquentielle des motifs d'assemblage. C'est le cas pour la molécule d'ADN, constituée par deux brins conjugués entre eux longitudinalement grâce à la complémentarité de leurs séquences nucléotidiques. Ce fait découle du mécanisme de réplication de l'ADN, lors duquel un brin nouveau est séquentiellement mis en place de façon à être complémentaire du brin préexistant. En effet, sur la séquence matricielle que constitue ce dernier, le processus de réplication dispose consécutivement des nucléotides complémentaires. Ainsi se positionnent, face à face, adénine et thymine (ou inversement), cytosine et guanine (ou l'inverse), selon une règle infaillible. C'est le nombre de liaisons inter-nucléotidiques qui détermine la discrimination requise.

L'exemple des acides nucléiques enseigne que la complémentarité moléculaire se fonde sur une affinité entre les sites interactifs, les forces impliquées étant en principe des liaisons faibles.

La complémentarité des molécules interactives n'est qu'approximative quand leur conformation réciproque ne procède pas directement de leur organisation séquentielle. Tel est le cas pour les protéines dont les sites d'assemblage correspondent à des domaines relativement fluctuants, incluant des séquences d'aminoacides qui conditionnent de façon souple la conformation moléculaire. L'avantage de cette malléabilité est de permettre les effets allostériques si importants en biologie puisqu'ils modifient la fonction des biomolécules qui en sont l'objet par modification de conformation, entraînant leur activation ou inactivation.

La notion de ligand et de récepteur réciproquement complémentaires rend donc compte de nombreux mécanismes de communication intercellulaire : phénomène de neurotransmission au niveau des synapses entre neurones consécutifs ; fixation d'hormones sur leurs cellules cibles.

Par ailleurs, la reconnaissance des structures d'activation génique par les protéines régulatrices de la transcription des gènes implique un système d'assemblage entre molécules hétérologues (peptidiques et nucléotidiques). Des effets similaires rendent possible la fixation des particules virales sur certaines structures membranaires préexistant sur les cellules hôtes (exemple : contamination de récepteurs lymphocytaires par le virus HIV, responsable du sida).

Le phénomène de complémentarité a été mis à profit par les pharmacologues dans le but de bloquer certains récepteurs par des molécules de synthèse qui servent ainsi d'inhibiteurs interdisant aux ligands physiologiques d'agir sur les structures cellulaires ainsi traitées. L'expérimentation biochimique met enfin à profit les effets de complémentarité en utilisant la technique des sondes moléculaires.

— Didier LAVERGNE