HÉMOGLOBINE

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Affinité pour l'oxygène

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Pression de l'oxygène

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Déformation d'une molécule sous la pression de l'oxygène

Déformation d'une molécule sous la pression de l'oxygène
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Molécule d'hémoglobine

Molécule d'hémoglobine
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Structure et fonction de la molécule

Félix Haurowitz a découvert en 1938 que la désoxyhémoglobine et l'oxyhémoglobine cristallisaient différemment, comme si elles étaient chimiquement différentes, ce qui implique que l'hémoglobine n'est pas un bidon d'oxygène mais un poumon moléculaire dont la structure change selon qu'il capte l'oxygène ou qu'il s'en décharge.

En 1965, Jacques Monod et J.-P. Changeux, ainsi que Jeffries Wyman ont expliqué cette particularité par la notion d'allostérie. Selon celle-ci, les deux structures se distinguent par l'arrangement des sous-unités et par le nombre et la force de leurs liaisons mutuelles. L'une peut développer pleinement son affinité avec l'oxygène à cause de la faiblesse et de la rareté de ces liaisons. C'est la structure R, ou « relaxée ». L'autre, à basse affinité, du fait des liaisons plus nombreuses et plus fortes entre les sous-unités, est dite structure T, ce qui signifie « tensive ». Dans chacune de ces structures l'affinité pour l'oxygène des diverses sous-unités d'une même molécule devrait rester invariable.

Ce postulat a conduit à décrire les propriétés des molécules allostériques en utilisant un modèle mathématique à trois variables indépendantes : KR et KT, qui caractérisent comme on l'a vu plus haut les constantes d'équilibre de la liaison de l'oxygène avec l'hémoglobine (selon la structure R ou T de celle-ci) et L qui exprime le rapport, mesuré en l'absence d'oxygène, du nombre des molécules à structure T au nombre des molécules R (fig. 3).

Déformation d'une molécule sous la pression de l'oxygène

Déformation d'une molécule sous la pression de l'oxygène

Dessin

La théorie allostérique considère l'hémoglobine comme une molécule à structure déformable réversiblement. Sous la forme T, les sous-unités sont accrochées si fortement que l'entrée d'oxygène en est empêchée. Sous la forme R, les attaches ont cédé et la poche hémique, largement... 

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Cette ingénieuse théorie simplifie grandement l'interprétation de l'effet coopératif. L'affinité croissante pour l'oxygène, que nous avons illustrée par la parabole du riche et du pauvre, ne provient pas de quelque interaction directe entre les hèmes mais de la translation d'une structure T à basse affinité à une structure R à haute affinité. Cette modification pourrait se produire soit quand la seconde molécule d'oxygène se lie, soit quand la troisième vient se fixer. Des agents chimiques qui n [...]

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Pour citer l’article

Max Ferdinand PERUTZ, « HÉMOGLOBINE », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 22 mai 2019. URL : http://www.universalis.fr/encyclopedie/hemoglobine/