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Dernière mise à jour : Mai 2021

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Biopolymères Interactions Assemblages

Comment se déplace une enzyme dans un environnement solide ?

Comment se déplace une enzyme dans un environnement solide ?
L’auto-fluorescence d’une enzyme en UV profond révèle qu’elle diffuse dans les parois des cellules végétales uniquement si elle est active.
En laboratoire, l’activité des enzymes est étudiée en large excès d’eau dans un milieu homogène. Mais, dans la nature, les enzymes agissent souvent dans des milieux denses et sur des molécules insolubles qui peuvent modifier leur activité. C’est le cas en particulier dans la paroi des cellules végétales qui sont remodelées par de nombreuses enzymes au cours de la vie de la cellule.
Pour comprendre le fonctionnement des enzymes dans la paroi, la diffusion d’une enzyme active ou inactivée par chauffage a été étudiée dans des gels modèles de mélange de pectines et cellulose, les deux composants principaux de la paroi. Cette étude a été menée en collaboration avec la ligne DISCO du synchrotron SOLEIL.
Top line: Images positioning. Middle line: Images of the enzyme in the gel 5 min after the deposit. Bottom line: Images of the enzyme in the gel 45 min after the deposit.

Diffusion of the enzyme in a pectin + cellulose gel, between the deposit point (left) and 3.5 mm inside the gel.

Les propriétés d’auto-fluorescence de l’enzyme sous un rayonnement en UV profond et la résolution des instruments du synchrotron SOLEIL ont permis de suivre le déplacement des enzymes dans ces gels modèles.

Les résultats montrent que la migration de l’enzyme est :

- liée à son activité : l’enzyme inactive ne se déplace pas. La chaleur libérée lors de la catalyse serait à l’origine du déplacement de l’enzyme active ;

- favorisée par la présence de cellulose dans le gel, suggérant que le mélange des deux polysaccharides permet la formation de pores où la diffusion de l’enzyme est facilitée.

Ainsi dans la plante, les enzymes qui font évoluer le réseau de  polymères dans la paroi au cours de la vie de la cellule (croissance des plantes, maturation des fruits…) sont capables de s’y déplacer de quelques centaines de micromètres à quelques millimètres dès lors qu’elles sont actives.

Voir aussi

Publication associée : Bonnin, E., Alvarado, C., Crepeau, M. J., Bouchet, B., Garnier, C., Jamme, F., & Devaux, M. F. (2019). Mobility of pectin methylesterase in pectin/cellulose gels is enhanced by the presence of cellulose and by its catalytic capacity. Scientific Reports, 9. http://doi.org/10.1038/s41598-019-49108-x