Question 19
Question
Qu'en déduisez-vous ? Définissez la notion de température optimale. Toutes les enzymes présentent-elles la même température optimale ? Quels sont les principaux effets de l'augmentation de la température sur l'acte catalytique ? Et sur la stabilité de l'enzyme ?
La vitesse catalytique (v0) augmente régulièrement avec la température jusqu'à une certaine valeur à partir de laquelle elle diminue plus brutalement. La première partie de la courbe (T1) correspond en fait à la courbe d'activation par la température (de 0 °C à 40 °C pour la plupart des enzymes) atteignant un maximum. A très faible température, les liaisons hydrogène sont stabilisées mais les interactions hydrophobes sont très diminuées ; la vitesse de catalyse est très faible ; cette inactivation aux faibles températures est réversible. Ainsi, en augmentant la température, on provoque une plus grande agitation moléculaire augmentant la probabilité de rencontre des réactants (E, S...) ; ces réactants ont aussi besoin de stocker l'énergie correspondant à l'énergie d'activation (relation d'Arrhenius). A partir de généralement 45 °C la vitesse diminue à nouveau, et irréversiblement à partir d'un seuil de dénaturation (vers 60 °C, bien sûr sauf exceptions); c'est la dénaturation thermique des protéines (courbe T2). La courbe de dénaturation suit celle d'inactivation aux hautes températures. La température peut aussi avoir un effet sur les membranes cellulaires et sur la solubilité du substrat.
La température optimale est celle qui donne la plus grande Vm, les autres paramètres de la réaction étant eux fixés ([E], [S], pH...) ; elle est souvent vers 37 °C pour les animaux thermo-régulés à cette température. Toutes les enzymes ont donc à peu près la même température optimale. Mais, par exemple, la Taq-polymérase, extraite d'une bactérie thermophile des sources chaudes, utilisée en PCR pour amplifier l'ADN, travaille à 100 °C. Les autres étapes de la PCR nécessitent des températures beaucoup plus basses, d'où la nécessité d'une thermo-régulation fine de l'appareil en fonction du cycle de réplication in vitro. A l'inverse, dans le cas présenté, la vitesse est maximale à 37 °C et diminue rapidement après 40 °C ; c'est une enzyme très peu thermostable.
Au laboratoire, on utilise les températures de 25, 30 et 37 °C ; une thermo-régulation est donc souvent nécessaire : « il faut chauffer un peu », comme avec un bain-marie, ou dans la cuve du spectrophotomètre thermo-régulée par circuit d'eau ou par effet Peltier, technique qui utilise des céramiques.
