Allostérie
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2008-07-12T14:11:42Z
Louperibot
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robot Modifie: [[da:Allosterisk regulering]]
L''''allostérie''' (du grec ἄλλως, ''allos'' : autre et στερεός, ''stereós'' : forme) est un mode de régulation de l'activité d'une [[enzyme]] par lequel la fixation d'une [[molécule]] effectrice en un site modifie les conditions de fixation d'une autre molécule, en un autre site distant de la protéine. Ce concept a été formalisé par [[Jacques Monod (biologiste)|Jacques Monod]], [[Jean-Pierre Changeux]] et [[Jeffries Wyman]] dans une série d'articles, dont le plus important a été publié en [[1965 en sciences|1965]] dans ''[[Journal of Molecular Biology]]''<ref> Journal of Molecular Biology 1965 May:12,88-118.</ref>.
==Principes de l'allostérie==
La fixation de la molécule effectrice induit un changement de conformation spatiale de la [[enzyme|protéine enzymatique]]. Autrement dit, la disposition spatiale de ses atomes constitutifs est modifiée. Dans le cadre de l'allostérie, cela a pour conséquence de modifier le site de liaison de l'un au moins des réactifs impliqués dans le processus de [[catalyse]]. Dans le modèle de Monod-Wyman-Changeux (MWC), les enzymes allostériques doivent présenter plusieurs propriétés :
* elles sont multimériques, chaque protomère (ou monomère) fixe une molécule de [[ligand (biologie)|ligand]].
* elles possèdent au moins un axe de symétrie.
* elles existent sous deux conformations différentes : l'une appelée '''T''', pour ''tendue'', désignant conventionnellement la forme de faible affinité pour le substrat, l'autre '''R''', pour ''relaxée'', de forte affinité pour le substrat.
* Au sein d'une protéine, les protomères adoptent tous la même configuration, R ou T (transition concertée). En d'autres termes, il n'existe pas d'hybrides R/T dans le modèle MWC<ref>Cette limitation n'existe pas dans le modèle de [[Daniel Koshland]], dit modèle séquentiel.</ref>.
Il existe une allostérie dite positive où la fixation d'un effecteur augmente l'affinité de liaison du ligand. On parle de ''fixation coopérative''. La molécule effectrice peut être le [[ligand (biologie)|ligand]] lui même, qui modifie dans ce cas l'affinité des autres sites de fixation (effet homotrope, par opposition à l'effet hétérotrope qui concerne des molécules de nature différente). Ce système est le ''système K'' (K est le symbole de la constante d'[[affinité]]), dont la courbe de la vitesse de réaction en fonction de la concentration en substrat est de type [[sigmoïde (mathématiques)|sigmoïde]]. Le cas inverse existe aussi : dans une ''allostérie négative'' la fixation de l'effecteur diminue l'affinité du ligand. Ce système est le ''système V'' (pour vitesse), dont la courbe représentative est de type [[hyperbole (mathématiques)|hyperbolique]].
==Exemple de l'hémoglobine==
[[Image:Hemoglobin_t-r_state_ani.gif|framed|right|Changement de conformation de l'[[hémoglobine]] induit par fixation d'une [[molécule]] de [[dioxygène]] (effet homotrope).]]
L'[[hémoglobine]] constitue un exemple important de protéine allostérique, bien qu'elle ne soit pas une enzyme ''stricto sensu'' mais plutôt une molécule de transport. Chaque [[monomère]] de l'hémoglobine, qui en comporte quatre, peut fixer une molécule de [[dioxygène]]. La fixation de la première molécule de dioxygène augmente l'affinité de liaison de la seconde, la fixation de la seconde augmente l'affinité pour la troisième et ainsi de suite (coopération positive par effet homotrope). Les effecteurs hétérotropes modifiant l'affinité de l'hémoglobine pour le dioxygène sont : le [[proton]] H<sup>+</sup>, le [[dioxyde de carbone]] et le 2,3 bisphosphoglycerate (un sous-produit de la [[glycolyse]]). Ces régulations ont très souvent un rôle physiologique important et peuvent mener, lors de leur dérèglement, à des troubles physiologiques. Ils agissent comme rapporteurs des conditions extérieures, des senseurs.
== Importance physiologique de l'allostérie ==
L'allostérie est une forme de régulation de l'activité d'une enzyme en fonction des conditions extérieures changeantes. On peut distinguer les effets de senseurs et de [[feedback|rétrocontrôle négatif]]:
*Lorsque la glycolyse est soutenue, le 2,3 diphosphoglycerate s'accumule dans le [[globule rouge]]. Cette accumulation est un signal signifiant que l'utilisation d'énergie est en augmentation et que l'hémoglobine doit délivrer plus de dioxygène aux tissus. L'effecteur allosterique 2,3 diphosphoglycerate diminuant l'affinité du dioxygène pour l'hémoglobine, ce dernier se détache plus facilement et peut être délivré en plus grande quantité aux tissus. De la même manière, un [[Potentiel hydrogène|pH]] acide, reflet d'un rejet accru de [[dioxyde de carbone]], lui-même synonyme d'augmentation de l'activité physiologique, va provoquer une diminution de l'affinité de l'hémoglobine pour le dioxygène et donc un relargage au niveau des tissus, augmentant ainsi leur oxygénation.
*L'effet de [[feedback|rétrocontrôle négatif]] est très souvent rencontré dans les [[Voie métabolique|voies métaboliques]]. Le produit final de la voie est souvent un inhibiteur allostérique d'un enzyme catalysant une etape initiale. Plus le produit final s'accumule, plus la réaction initiale est lente (par diminution de l'affinité à l'un des réactifs de la réaction) et donc moins de produit sera formé. Ce type de régulation évite d'accumuler le produit final, qui peut être toxique dans certaines circonstances et évite à l'organisme de produire en excès une molécule, ce qui est coûteux en énergie. L'effecteur allosterique participe à l'[[autorégulation]] de la voie métabolique:
**Par exemple, dans la [[glycolyse]], la 6-phosphofructokinase est une enzyme allostérique qui transforme le [[fructose]] 6-P en fructose 1,6-biP au cours de l'étape qui peut être considérée comme la première qui soit propre à la cette voie. Cette enzyme réagit différemment en fonction de la quantité d'[[adénosine triphosphate|ATP]], qui est le produit final « utile » de la glycolyse. À faible concentration, l'ATP se fixe sur le site "[[coenzyme]]" de l'enzyme, entraînant de fait toute l'enzyme sous sa forme relâchée. À forte concentration, l'ATP se fixe sur le site "inhibiteur" de l'enzyme, entraînant de fait toute l'enzyme sous sa forme tendue. Or l'ATP est le produit de la respiration cellulaire, phénomène qui suit la glycolyse et le [[cycle de Krebs]]. L'effet rétrocontrôle négatif de l'ATP est donc : inhibition de la voie lorsqu'il est en concentration suffisante, prévenant ainsi la dégradation de glucose non nécessaire. Un autre exemple intéressant et historique est celui de l'aspartate transcarbamylase, enzyme clé dans la voie de biosynthèse des [[pyrimidine]]s, où l'[[adénosine triphosphate|ATP]] est un activateur et le CTP ([[cytosine]] triphosphate) et l'UTP ([[uracile]] triphosphate) sont inhibiteurs.
==Extension de la notion aux canaux ioniques==
Par extension, la notion d'allostérie s'applique au cas des [[canal ionique|canaux ioniques]] bien qu'il n'y ait pas de réaction chimique catalysée mais plutôt un transfert de matière ([[ion]]) à travers une [[membrane (biologie)|membrane]]. Dans ce cas, la fixation d'une molécule effectrice positive favorisera l'ouverture du canal, quel que soit le mode d'ouverture du canal et, inversement, pour un effecteur négatif, le processus d'ouverture sera défavorisé. On parle d'[[agoniste (biochimie)|agoniste]] et d'[[antagoniste des récepteurs]] allostérique respectivement.
==Notes et références==
<references/>
==Voir aussi==
{{Portail Biochimie}}
[[Catégorie:Enzymologie|Allostérie]]
[[Catégorie:Physiologie|Allostérie]]
[[bs:Alosterija]]
[[da:Allosterisk regulering]]
[[de:Allosterie]]
[[en:Allosteric regulation]]
[[es:Regulación alostérica]]
[[fi:Allosteerinen säätely]]
[[he:אלוסטריה]]
[[it:Regolazione allosterica]]
[[ja:アロステリック効果]]
[[pl:Allosteria]]
[[pt:Controle alostérico]]