ENZYMES Histoire de la notion

Les enzymes sont des catalyseurs

Le chimiste suédois Jacob Berzelius (1779-1848) avait introduit le concept de catalyse en 1835. Un catalyseur accélère la vitesse d’une réaction chimique et se retrouve inchangé à la fin de l’opération. Les enzymes sont-elles des catalyseurs biologiques, puisque les réactions qu’elles assurent ne se produisent pas spontanément en leur absence ? On doit à Victor Henri (1872-1940), biophysicien et psychologue français d’origine russe, d’avoir le premier démontré en 1902 que la formation réversible d’un complexe enzyme-substrat était la condition même de l’activité enzymatique. En 1913, le biochimiste berlinois Leonor Michaelis (1875-1949) et la chercheuse canadienne Maud Menten (1879-1960), précisent les étapes de la catalyse enzymatique. Leur dispositif expérimental est étonnamment simple : à une dose constante d’enzyme, on ajoute des quantités croissantes de substrat et on mesure en chaque point la quantité de produit libéré (P). On savait déjà que l’enzyme (E) doit fixer son substrat (S) dans un site dit actif qui doit posséder une conformation spatiale de complémentarité (modèle clé-serrure), dans une logique d’équilibre réversible (E + S, ES). La logique de Michaelis-Menten repose sur la rapidité de l’établissement de cet équilibre réversible entre E, S et ES. Au sein du site actif, le complexe ESsubit un abaissement de l’énergie de la liaison à modifier, ce qui constitue le moteur de l’activité catalytique. La liaison une fois rompue, les produits de réaction P sont libérés et l’enzyme reste inchangée, n’étant pas consommée dans l’opération : E + S, ES, E + P. On peut ensuite modifier les conditions, ajouter des inhibiteurs, modifier chimiquement la protéine enzyme, etc. À partir du dispositif expérimental et mathématique de Michaelis-Menten, on peut exprimer l’action enzymatique dans les termes thermodynamiques classiques des équilibres chimiques, et déduire la vitesse de réaction, le nombre d’opérations réalisées par seconde, les constantes d’association et de dissociation, bref un ensemble de propriétés dites cinétiques d’une enzyme. L’enzyme elle-même est inchangée en fin de réaction : elle est bien un catalyseur au sens de Berzelius.