Cinétique enzymatique

Inhibiteurs irréversibles et réversibles

Inhibition irréversible:

• Certains a.a. du site actif sont rendus particulièrement

réactifs par leur environnement: réactifs spécifiques (par

exemple, le DIFP bloquant les Ser « activées »)

• La concentration en enzyme « fonctionnel » chute:

Vmax diminue.

Remarques:

1. Il est difficile de distinguer ces inhibiteurs de certains

inhibiteurs réversibles !

2. Ces inhibiteurs sont souvent (mais pas toujours)

toxiques.

Insecticides organophosphorés

L’aspirine est un inhibiteur irréversible de laCyclooxygénase (Prostaglandine H1 synthase)

Inhibiteurs réversibles:

• Souvent, mais pas toujours, analogues des substrats ou des produits.

• Très utilisés en pharmacologie: – antibiotiques, – inhibiteurs de phosphodiestérases pour le traitement

de l’asthme (cAMP) et de l’impuissance (cGMP), – antirétroviraux,– antihypertensifs,– anticancéreux, – etc…

Antibiotiques: les pénicillines

Anticancéreux

Antiprotéase pour le traitement du SIDA

Inhibiteur acetylcholinesterase(traitement maladie d’Alzheimer)

Asp

HisSer

Inositol phosphatase – Li+

Inhibition de l’inositol monophosphatase:

1 des effets thérapeutiques du Li+, le

traitement le plus efficace connu contre la

maniaco-dépression?

Fonctionnement des inhibiteurs?

ESE + S+I

E + P

EI + S ESI

KESIKEI

V k E

EVk

v k ES VES

E

cat tot

totcat

cattot

max

max

max

kcat

[ ][ ][ ]

[ ][ ]

[ ] Posons donc M

M

E S ES SK

ES E K= =

11 1tot

ESIESIE

EIEE

ESE

ESESS ES E

v V V VE E EI

EE

æ ö÷ç ÷= = =ç ÷ç ÷ç+ + + è ø + + +max max max

[ ] [ ] [ ]

[ ] [ ] [ ] [ ][ ]

[ ][ ][ ][ ] [ ][ ][ ][ [] ]

[ ][ ][ ]

[ ][ ]

[ ] donc EI

EI

E I EI IK

EI E K= =

[ ][ ][ ]

[ ][ ] [ ]

[ ][ ] [ ] [ ] et donc ESI

ESI ESIM

ES ES S

E

I ESI I IK

ESI K KKE= ´ ==

1

M

M

KK

´

[ ][ ] [ ] [ ] [ ]{ }

[ ]

[ ] [ ] [ ] [ ]{ }

max

max

comme

[

1

]

[ ]M ESE

M

M II

v VE

v V

ESEEI

IK

ESI

S IK K

S

E SK

SKE

=+ + +

= ´+ + +

[ ]

[ ] [ ] [ ]

max

1

1EI

M

ME SI

SK

IIK

SKK

Vv=

ì ü ì üï ï ï ïï ï ï ï+ + +í ý í ýï ï ï ïï ï ï ïî þ î þ

[ ][ ]

max

M

app

app

V S

K S=

+[ ]

[ ][ ]

[ ]max

1 1

M

EI ESI

Vv

K S

S

IK

IK

=ì ü ì üï ï ï ïï ï ï ï+ + +í ý í ýï ï ï ïï ï ï ïî þ î þ

max

max

max ; 11

1

1/

M

S M

app appM

app a

ESIESI

E

pp apS

I

pEI

I

I KVV K K

K V K K

I K

I

K

K

max max

max

Nous avions écrit

et obtenu 1 1

tot

M SIEI E

ESI

ESv V V

EI

I K

E E

Vv

I

ES

E

K

S

K

S

S

max

1

1

1

ESI

E

IM

S

E

I

I

I Kv

K

S

K S

V

I K

En résumé:• Si complexe « EI »:

– E ↓ : v association (KS apparente) ↓

– ES ( E+P) cst : Vmax cst

– Donc: KM apparente (Vmax/KS) ↑.

• Si complexe « ESI » :

– E cst, donc KS apparente = KS.

– ES ↓ donc Vmax apparente < Vmax

– Donc : KM apparente =Vmax/KS diminue

Inhibition mixte

• Formation de EI, donc– KS diminue,

pente augmente

• Complexe ESI, donc– Vmax diminue,

– KM augmente

ou diminue

Cas limite: Inhibition non - compétitive

Inhibition non compétitive:

Vmax diminue, KM inchangé

L’inhibition ne peut PAS être levée en augmentant la [S]!

• Formation de EI, donc KS diminue, et pente augmente

• Complexe ESI, donc Vmax diminue,

• Affinité EI = affinité ESI, donc KS et Vmax diminuent du même facteur, et KM constant

Inhibition non - compétitive:

Cas limite: inhibition « compétitive »

Inhibition compétitive

Inhibition compétitive:

Vmax inchangé, KM augmente

L’inhibition peut être levée en augmentant la [S]!

Inhibition compétitive

• Pas de ESI, donc Vmax inchangée,

• Complexe EI, donc KS (vass) diminue

et pente augmente

• KS=Vmax/KM diminue, donc KM augmente

Cas limite: inhibition « incompétitive »

Inhibition incompétitive• Pas de EI, donc KS

inchangée,droites parallèles

• Complexe ESI, donc Vmax diminue,

• KS inchangée et Vmax diminue, donc KM

diminue

Corrélation complexes / effet :

Type EI?KS

(~kass)ESI?

Vmax

(kcatESmax)

Donc, KM

(Vmax/ KS)

Mixte Oui diminueOui,

ESI≠ EI

diminue

(≠ KS)augmente ou

diminue

Non-compétitif,

ou irréversible

Oui diminueOui,

ESI = EI

diminue

(cf KS)constant

Compétitif Oui diminue Non constante augmente

Incompétitif Non constantOui,

ESI=EIdiminue diminue

Une autre façon de voir les choses:

• Plutôt que de calculer la vitesse en fonction de la [S], on devrait calculer la [S] nécessaire pour maintenir une vitesse de production donnée:

Vitesse deproduction

[Substrat] nécessaire

SURVIE

Effet d’inhibiteurs:• Inhibiteurs compétitifs: il

« suffit » d’augmenter [S] pour atteindre la vitesse nécessaire à la survie. Médicalement: peu efficaces!

[S]

Vitesse nécessaire

1

][1

][

1

][

max

max

v

V

K

IK

S

augmenté K :compétitif Inhibiteurv

V

KS

,inhibiteurd' absencel' En

i

M

M

M

SURVIE

Effet d’inhibiteurs:• Inhibiteurs non compétitifs,

mixte ou incompétitifs: si leur concentration est élevée, il n’est plus possible d’atteindre la vitesse désirée

Vitesse nécessaire

[ ]

[ ]

[ ]( )

[ ]

[ ]

max

max

maxmax

En l'absence d'inhibiteur,

Inhibiteur non compétitif: diminuée

M

MiM

ii

KS

Vv

V

IK

KKS

IVVv Kv I K

=æ ö÷ç - ÷ç ÷çè ø

æ ö÷ç ÷+ç ÷ç ÷çè ø= =

æ ö æ ö÷ ÷ç ç÷ ÷- -ç ç- ÷ ÷ç ç÷ ÷çç è ø÷+çè ø

1

1

111

[S]

SURVIE