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 réutilisées 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) qui 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 telles que des détergents, 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 méthodes chimiques. Cela favorise les rendements pour les industriels et favorise la “qualité” du produit comparé aux méthodes chimiques.
Les enzymes peuvent être produites à des échelles industrielles à partir de micro-organismes. L’utilisation de micro-organismes pour produire des enzymes réduit 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
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Prasad, S., & Roy, I. (2017). Converting enzymes into tools of industrial Importance. Recent Patents on Biotechnology, 12(1). doi:10.2174/1872208311666170612 (lien)