C’est quoi une enzyme ?

Définition

Les enzymes sont des molé­cules (majo­ri­tai­re­ment des pro­téines) qui agissent comme des cata­ly­seurs de réac­tions chi­miques. Cela signi­fie qu’elles aug­mentent la vitesse d’une réac­tion chi­mique. Les enzymes ne sont pas consom­mées lors de la réac­tion chi­mique et peuvent être réuti­li­sés pour d’autres réac­tions ensuite.

Enzymes et cofacteurs

Certaines enzymes ont besoin de cofac­teurs pour fonc­tion­ner. Ces cofac­teurs fixés à l’en­zyme, peuvent être des ions métal­liques ou des molé­cules orga­niques (coen­zymes).

Une coen­zyme est une molé­cule indis­pen­sable au fonc­tion­ne­ment de cer­taines enzymes. Elle est de petite taille com­pa­rée à celle de l’enzyme. Une coen­zyme est une molé­cule orga­nique (non pro­téique). Elle peut res­ter liée à l’enzyme de façon indis­so­ciable (grou­pe­ment pros­thé­tique) ou être dis­so­ciée après la réac­tion (cosub­strat). Une coen­zyme n’a pas d’ef­fets en absence d’une enzyme.

Rôles cellulaires

Les enzymes per­mettent aux cel­lules de faci­li­ter des réac­tions chi­miques dans les condi­tions cel­lu­laires. Elles inter­viennent dans de nom­breuses réac­tions pré­sentes dans les cel­lules, par exemple : 

- Synthèse et répli­ca­tion d’ADN

- Métabolisme

- Production d’énergie

- Mobilité cellulaire

- Dégradation de polluants

Utilisations des enzymes en biotechnologies

Parmi les mil­lions d’en­zymes pro­duites par des orga­nismes vivants, cer­taines sont uti­li­sées en bio­tech­no­lo­gies. Celles-ci peuvent ser­vir à de mul­tiples fonc­tions telle que déter­gent, à réa­li­ser des mani­pu­la­tions géné­tiques, à doser des molé­cules, à par­ti­ci­per à la pré­pa­ra­tion d’a­li­ments et de plats fer­men­tés par exemple.

Les enzymes per­mettent d’accélérer des réac­tions chi­miques qui auraient eu besoin autre­ment de condi­tions telles qu’une tem­pé­ra­ture, une pres­sion ou une aci­di­té éle­vée. Elles per­mettent donc aux indus­triels de ce pas­ser de ces condi­tions dan­ge­reuses ou cou­teuses en énergie.

Les réac­tions chi­miques cata­ly­sées par une enzyme sont très spé­ci­fiques. C’est-à-dire qu’une enzyme va réagir avec un nombre limi­té de sub­strats (qui appar­tiennent à une même “famille”). Les réac­tions cata­ly­sées par des enzymes pro­duisent donc moins d’impuretés (sous-pro­duits) que des réac­tions chi­miques. Cela favo­rise les ren­de­ments pour les indus­triels et favo­rise la “qua­li­té” du pro­duit com­pa­ré aux réac­tions chimiques.

Les enzymes peuvent être pro­duites à des échelles indus­trielles à par­tir de micro-orga­nismes. L’utilisation de micro-orga­nismes pour pro­duire des enzymes réduits les pro­blèmes éthiques liés à la pro­duc­tion d’en­zymes par des animaux.

Enzymes à base d’acides nucléiques

Les acides nucléiques peuvent aus­si avoir une acti­vi­té enzy­ma­tique. On parle de déoxy­ri­bo­zyme pour les ADN ou de ribo­zyme pour les ARN. Les ribo­zymes sont trou­vés chez des orga­nismes vivants. Par exemple la RNaseP qui est un ribo­zyme inter­ve­nant dans la matu­ra­tion des ARNt. Les déoxy­ri­bo­zymes quant à eux n’ont pas été trou­vés chez des orga­nismes vivants. Ils sont obte­nus en labo­ra­toire par syn­thèse chi­mique. Ils peuvent conte­nir des bases modi­fiées pour aug­men­ter les pos­si­bi­li­tés pour ces enzymes.

Référence bibliographique

Huang, P. J., & Liu, J. (2020). In vitro selec­tion of che­mi­cal­ly modi­fied DNAzymes. ChemistryOpen, 9(10), 1046–1059. https://​doi​.org/​1​0​.​1​0​0​2​/​o​p​e​n​.​2​0​2​0​0​0​134 (lien)

Prasad, S., & Roy, I. (2017). Converting enzymes into tools of indus­trial Importance. Recent Patents on Biotechnology, 12(1). doi:10.2174/1872208311666170612 (lien)