BIOCHIMIE, 1 9 7 6 , 58 , 1 0 0 3 - 1 0 0 6 . Br ves communications

Enzymologie topographique du cceur. I. - E x a m e n d'une activit6 de type 1.11.1.6 hydrogbne peroxyde :

hydrog~ne peroxyde oxydo-r6ductase.

A n n e - M a r i e L~ CAMUS et B o r i s RYBAK ~ . Zoophysiologie, Unioersitd de Caen, F It4032 Caen.

(9-3-1976).

Le coeur de Grenoui l le (Rana esculenta) en t ib r emen t ouve r t prdsente l ' avan tage d 'off r i r des in te r faces pa- r i4tales a t t i r e s t a n t in t e rnes qu ' ex te rnes . P a r a i l l eurs qua t r e d o m a i n e s d ' ex t ens ion sous con t ra in te s t a t ique on t 6t6 d6finis [1] : 1) u n d o m a i n e s o u s - l i m i n a i r e off les con t rac t ions son t d6er6ment ie l les et f in i ssen t r ap i - demen t pa r s ' annu le r , 2) une zone l imina i re , de cata- lyse m6can ique [2], p e r m e t t a n t une rdvo lu t ion ear- d iaque r6gulibre prolong6e, 3) u n d o m a i n e 61astique, c 'es t -h-di re o/1 les d6 fo rma t ions sous l 'effet des charges appl iqu6es r a m 6 n e n t le eeeur ouve r t h ses d i m e n s i o n s p remib re s l o r squ ' i l n ' e s t p lus s o u m i s h e e s charges , 4) un doma ine p l a s t ique o/1 se m a n i f e s t e une hys t6- rdsis d imens ionne l l e sous l ' inf luenee d ' une su rcha rge m~can ique [3].

Darts ces diff6rents domaines , les ex tens ions sont p lus on m o i n s pronone6es de sor te que les si tes act i fs de p6n6 t ra t ion des s u b s t r a t s ef d 'act ivi t6 e n z y m a t i q u e son t p lus ou m o i n s en t i 6 r emen t en m e s n r e d 'ag i r au m a x i m u m . I1 en rdsul te que l 'act ivi t6 d 'une enzyme donn6e peu t r endre compte de l '6tat gdom6tr ique d ' un o rgane ~ g6om6tr ie var iable , ici le c~eur [4]. Cette v a r i a t i o n g6om6tr ique au cours d 'une r6vo lu t ion ear- d iaque co r re spond an d6p lo iement p lus p rononc6 du eceur en dias tole qu ' en systole.

Darts ces condi t ions , on peu t se p r o p o s e r soit d '6tu- d ie t l 'activit6 e n z y m a t i q u e d 'une enzyme on d ' un sys t6me &enzymes n ' i n t e r v e n a n t pas de fa~on d~ei- sive - - a u t a n t q u ' o n puisse le s avo i r ac tue l l emen t - - darts le m d t a b o l i s m e (l 'activitd ca fa las ique ou, de faqon p lus g6n$rale, la capacit6 de d6composer des mold- cules peroxyg6n6es est sans doute la propri~t6 la p lus indiqude /~ cet 6gard), soit au con t ra i r e d 'd tudier une enzyme i n t e r v e n a n t dans le m 6 t a b o l i s m e et pa r t i cu - l ib rement une enzyme dou t on conna l t le r61e darts la con t rac t ion card iaque .

Darts le p r6sen t t rava i l nous r e n d r o n s compte des eindt iques in si tu de r~su l t a t s que nous avons ob t enus avec l 'act ivi t6 de type ca ta l a s ique (de type 1.11.1.6 hydrog6ne pe roxyde : hydrog6ne pe roxyde o x y d o - r f - ductase) .

METHODES.

Les ~tudes ont por t6 s u r tou tes les sa i sons et les r6su l t a t s que nous d o n n o n s ici sont ex t ra i t s des que lque 400 dosages qui out 6t6 p ra t i qu6s su r a u t a n t d 'dchan t i l lons p e n d a n t p l u s i e u r s ann6es (Grenoui l les p r o v e n a n t de l 'dlevage de M. Ar tus en Vendde).

A qui toute eo r r e spondance dolt ~tre adressfie.

Nous avons t ravai l l~ avec de pet i tes quan t i t~s de so lu t ion de Ringer perbora t~e (4 ml) et, de ee fait , p o u r que les coeurs ba ignen t dans ce fa ih le vo lume , il fa l la i t qu ' i l s so ien t s u f f i s a m m e n t pet i ts .

I1 n 'y a pas de p ropo r t i onna l i t 6 direete en t re le poids de la Grenoui l le et celui de son c0eur essor~ (par exemple p o u r un a n i m a l de 27 g, le poids du c ~ u r est de 33 mg comme il en va p o u r u n a n i m a l de 31 g, t and i s que, p o u r des a n i m a u x de 57 et 62 g respect ive- ment , les eceurs pesa ien t 73 nag). De 0 g h 6 X g de charges appl iqudes su r le cceur en t i6 remen t ouver t , nous avons ut i l isd des Grenoui l les don t le poids ne d~passa i t pas 35 g ; de 6 X 4 g h 6 X 6 g de charges appl iqn6es s u r le cceur en t i6 remen t ouver t , nous avons ut i l is6 des Grenoui l les don t le poids a l la i t de 57 h 67 g (les c~u r s , 5 tant p lus gros, sont m 6 c a n i q u e m e n t m o i n s f ragi les) .

Le eceur de Grenoui l le est ouve r t selon [5] et fix6 h l 'a ide d 'hame~ons su r l ' ex t ensom6t re sous diff6rentes t en s ions [6], ce qni donne u n ~tat de ddplo iement s t a n d a r d p o u r ces charges app l iqudes que l 'on peu t c o m p a r e r d 'une p r 6 p a r a t i o n h une au t re err fonc t ion de leurs va leurs respect ives ; aprbs quoi on t r a n s f b r e le cceur ouver t a ins i t endu su r une p l aque de paraf f ine (on s u b s t i t u e aux hame~ons des p i q u a n t s de cactus), r e spec tan t a ins i la g4om6frie c o r r e s p o n d a n t h la con- t r a in t e s t a t ique impos6e. Le lavage de chaque pr6pa- r a t i on est tel que route t race de sang en est absente . Nous avons a lors dos~ apr6s 5 m n d ' i ncuba t i on la eapacit4 de d6gager de l 'oxyg6ne (dire ici activit6 de type ca ta las ique) h p a r t i r du p e r b o r a t e de sod ium, ceci su r le cceur to ta l ouve r t en u t i l i s a n t la t echn ique de Fe ins t e in [7] modifi~e pa r Rybak et G u s t a f s o n [8]. On 6t6 chois ies deux pos i t ions du cceur darts le r~ci- p ieu t d ' i n c u b a t i o n empli de so lu t ion de R inge r pe rho- ratde et agit6e p a r ag i t a t eu r magn~t ique . Dans ces condi t ions Ie cceur se cont rac te r~gu l ib rement en prS- s en tan t une t achycard ie (mu l t ip l i ca t ion du r y t h m e ~.~ 1,5 fois la n o r m a l e s ta t i s t ique) p o u r pH -- 7 ,4:

- - a ) la p l aque t t e s u p p o r t a n t le eceur est plae~e horizonta lement , le eceur t ou rn6 vers le fond du r~ci- p ien t et situ6 h env i ron 4 m m de la eouche de pa r a f - fine ;

- - b) dans les m4mes condi t ions , la p laque t t e sup- p o r t a n t le coeur est plae6e oert icalement de faeon b_ p e r m e t t r e un d6gagement m a x i m a l des mic ro -bu l l e s d 'oxyg6ne na i s san t , ce qui favor i se la mise en contact du pe rbo ra t e avec les sites aet i fs de type ea ta las ique .

Nous avons t ravai l l6 h denx t e m p 6 r a t u r e s : soit 25°C et 0°C 6tant donn6 les ea rae t6 r i s t iques t h e r m i q u e s b ien eonnues p o u r l 'aetivit6 de type ca ta las ique [9].

69

1004 A.-M. Le Camus et B. Rgbak.

Les e o u r b e s t r i d i m e n s i o n n e l l e s se p r ~ s e n t e n t s o u s f o r m e de r u b a n s de l a r g e u r et d ' ~ p a i s s e u r v a r i a b l e s r e n d a n t c o m p t e des v a l e n r s e x t r e m e s o b t e n u e s Iors des d o s a g e s (~ ca lcu l6s) .

e a t a l a s i q u e , il e x l s t e u n co,efficient a n g u l a i r e g loba l d i f fe ren t .

La f i g u r e 2 es t l a r e p r 6 s e n t a t i o n e x p r i m a n t l ' a e t i v i t d de t y p e e a t a l a s i q u e (A) r a m e n 6 e h 50 nag de p o i d s de

A "

250

190

150

90 7O 50 3O

r 0C

25C ; 1

L - ! ~ -

0,3 3 6 l i {8 31] T

Fro. 1. - - R e l a t i o n en reprd- s e n t a t i o n l o g a r i t h m i q u e en t re la c o n t r a i n t e s t a t i q u e app l iqude su r le eceur ouoer t de Gre- n o u i l l e et l 'aet ioi td de t ype cata- las ique de ee eceur.

A

=i =:=\

70/9_1' I ~ ~ 10 i lli," 18 .,'" i L

============================================= .......... / !i FIG. 2. - - R e l a t i o n

en r e p r d s e n t a t i o n tri- d i m e n s i o n n e l l e en t re l 'ae t iv iM de t ype cata- l a s ique du eoeur de Grenou i l l e , la lon- g u e u r sag i t ta le m a x i - m a l e de la p rdpara - l ion et la t e n s i o n app l iqude au eceur

(eceur en p o s i t i o n h o r i z o n t a l e et h 25°G).

R E S U L T A T S .

La f igure 1 d o n n e , e n r e p r d s e n t a t i o n l o g a r i t h m i q u e , l ' a l l u r e de l ' ae t iv i t6 de t y p e c a t a l a s i q n e (en m m 3 d ' o x y g ~ n e l ib6r6) e n f o n c t i o n de la t e m p 6 r a t u r e et des c h a r ~ e s e n g a p p H q u 6 e s Sill" le cceur ; on r e m a e q u e q u e l o r s q u e le eceur se t r o u v e d a n s des c o n d i t i o n s t h . e r m i q u e s q u i s o n t f a v o r a b l e s h l ' ae t iv i t6 de typ,e

BIOCHIMIE, 1976, 58, n ° 8.

ea~ur e s so r6 et m e s u r e e en r am3 de O_o p e n d a n t 5 m n ; la ] o n g u e u r s a g i t t a l e m a x i m a l e de la p r e p a r a t i o n (L) e n m m ; l a t e n s i o n (T) a p p l i q u 6 e a u coeur e n g ( emur en p o s i t i o n h o r i z o n t a l e et h 25°C) - - le t r ae6 m a r g i n a l i n d i q u e le profi l de ee t te r e p r 6 s e n t a t i o n .

La f i g u r e 3 d o n n e l a r e p r 6 s e n t a t i o n de eet te ae t i - vi t6 de t y p e e a t a l a s i q u e d a n s les m 6 m e s c o n d i t i o n s , m a i s h 0°C ( trae6 m a r g i n a l : r u e de profi l ) .

Enzymologie topographique du cveur. 1005

!

FIG. 3. - - R e l a t i o n en r e p r d s e n t a t i o n t r i d i m e n - s ionne l l e en t re l 'act iv i td de t ype ea ta las ique , la l o n g u e u r sag i t ta le m a x i m a l e du cceur et la ten- s ion qu i lui es t app l iqude (c~enr en p o s i t i o n h o r i z o n t a l e et h O°C).

, o - ) i i . . . . i

poo/ )

i

. ~ ] , /

W . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . / "

FIG. 4. - - R e l a t i o n en r e p r d s e n t a t i o n t r i d i m e n s i o n - he l le en t re l 'act ioi td de t y p e ca ta las ique du cveur, sa l o n g u e u r sag i t ta le m a x i m a l e e t la t e n s i o n q u i lu i es t app l iqude (eceur e n p o s i t i o n ve r t i ea l e et h 25°C).

BIOCHIMIE, 1976, 58, n ° 8.

La f i gure it m o n t r e l ' ac t iv i t6 de t ype e a t a l a s i q u e ( m ~ m e s coo rdonn6es ) , le cceur 6 t a n t en p o s i t i o n ve r t i - c a l e h 25°C (trac6 m a r g i n a l : r u e de profi l ) .

TABLEAU I.

Cceur en p o s i t i o n ver t ica le .

6 X 50 m g 6 X 500 m g 6 > < 1 g 6 X 2 g 6 x 3 g 6 x 4 g

Activit6 de type eatalasique en mm :~ O~ degag6s (ramen6e '~ 50 mg

poids essor6)

Orei l le t te (*)

314 ,15 523 ,21 678 ,90 822 ,15 822 ,31 809 ,70

hc t iv i t6 de type catalasique

en mm 30~ d6gag6s (ramen6e ~ 50 m g

poids cssore)

Ven t r i cu le

157 ,37 255 ,14 340 ,67 399 ,13 408 ,91 409 ,40

(*) La spee t roscop ie (<< Hue t >>) p a r t r a n s m i s s i o n en l u m i 6 r e b l a n c h e ne m o n t r e a u c u n e b a n d e d ' a b s o r p t i o n de la m y o g l o b i n e .

La f i gure 5 ( se lon les m ~ m e s eoo rdonn6es ) d o n n e la r e p r 6 s e n t a t i o n de l ' ac t iv i t6 de t ype c a t a l a s i q u e d u cocur ve r t i ca l /~ 0°C ( trac6 m a r g i n a l : r u e de profi l ) .

1006 A.-M. Le Camus et B. Rgbak.

N o u s a v o n s p a r a i l l e u r s e x a m i n 6 c o m p a r a t i v e m e n t l ' ac t iv i t6 de t y p e c a t a l a s i q u e h 25°C d u s y s t ~ m c a u r i - c u l a i r e s6par6 ( ~ 25 m g p o i d s essor6) e t d u v e n t r i c u l e s6par6 ( ~ 48 m g p o i d s essor6) s o u s d i f f~ren tes c h a rge s . Le t a b l e a u I r 6 s u m e le t y p e de r 6 s u l t a t s o b t e n u s .

u n e p d n ~ t r a t i o n p l u s aisSe du s u b s t r a t et u n e p l u s g r a n d e access ib i l i t~ de ses s i t e s e n z y m a t i q u e s . La q u e s t i o n es t o u v e r t e m a i s s e m b l e exc lu r e l ' i n t e r v e n - t i o n de p i g m e n t s h 6 m i n i q u e s d a n s l ' ac t iv i td de t y p e c a t a l a s i q u e que i]ous a v o n s dos~e d a n s le s y s t b m e a u r i c u l a i r e .

A

161~

14O[

.... ~ V IX L

T / " FI6. 5. - - Relation en representation tridimension-

helle entre l'aetivild de type eatalasique du eceur de Grenouille, sa longuenr sagittale maximale et la ten- sion appliqude d la preparation (eoeur en p o s i t i o n ve r - t i ea le et h 0°C).

O n n o t e que l ' a c t iv i t4 de t y p e c a t a l a s i q u e d u s y s - t ~ m e a u r i c u l a i r e e s t p r a t i q u e m e n t le d o u b l e de celle d u v e n t r i c u l e d u t)ceur c o r r e s p o u d a n t . Ce f a i r p e u t s ' e x p l i q u e r so i t p a r l ' h y p o t h ~ s e q u e le s y s t ~ m e a u r i c u - l a i r e s e r a i t p l u s r i c h e e n s i t e s a c t i f s eff icaces c a t a l a - s iques , so i t p a r l ' h y p o t h ~ s e s e l o n l a q u e l l e l a p l u s g r a n d e e x t e n s i b i l i t 6 d u s y s t ~ m e a u r i c u l a i r e p e r m e t t r a i t

DISCUSSION.

On n o t c r a d ' a b o r d que les 4 d o m a i n e s , qu i o n t ~t~ d~finis en t e r m e s de r ~ s i s t a n c e des m a t S r i a u x El, 3] , se r e t r o u v e n t p o u r cet te n o u v e l l e b i o c h i m i e qu i es t la biochimie topographique des s t r u c t u r e s b i o t i q u e s dS- f o r m a b l e s El01 e t n o t a m m e n t cel le d ' u n o r g a n e cav i - t a i r e c o m m e le c ceur.

On c o n s t a t e ici u n e c o r r e l a t i o n e n t r e : l ' d t a t de con- t r a i n t e s t a t i q u e , l ' ac t iv i t~ d ' u n e e n z y m e , l '51cct rocar- d i o g r a m i n e E31 et l a g~om~t r ie d ' e x t e n s i o n (les h o m o - top ies ) . Ces r 6 s u l t a t s p e u v e n t ~tre u t i l e m e n t d l scu t~s en f o n c t i o n de l ' a u a l y s e t o p o l o g i q u e qu i a ~t~ c o n d u i t e p o u r r e n d r e comp~e de la c a t a l y s e m ~ c a n i q u c p a r Z e e m a n [11].

On r e m a r q u e r a a u s s i a n a u t r e p o i n t qu i u ' a v a i t p a s dt5 d~cr i t j u s q u ' h p rSsen t , h s a v o i r que le Q~o <~ c a t a l a - s i que >> n ' e s t pa s le m ~ m e d a n s les d i f f~ren ts ~ ta t s g d o m d t r i q u e s du occur in toto.

P o u r r e n d r e c o m p t e de ces r 6 s u l t a t s , il t a u t cons i - d6 re r que les << c ra tes )> et << va l l6es >> qu i r e p r 6 s e n t e n t le r e l i e f e n d o c a r d i a q u e s o n t n (~eessa i rement m o i n s p r o n o n c 6 e s l o r s q u e la t e n s i o n s t a t i q u e a p p l i q u 6 e es t p l u s 61evde ( c o m m e il en va p e n d a n t la d i a s to l e ) , de so r te que le n o m b r e des s i t e s ac t i f s eff icaces c a t a l a - s i q u e s va c r o i s s a n t t a n t que l 'on r e s t e d a n s le domaine blastique. Ceci l a i s s e e n t e n d r e q u ' e n f o n c t i o n de la t r a n s i t i o n 4 1 a s t i q u e - p t a s t i q u e cet te m o d i f i c a t i o n des p rop r i6 t6 s m 6 c a n i q u e s e s t r e m a r q u a b l e m e n t corr61a- t ive d ' u n m a x i m u m d ' ac t iv i t6 e n z y m a t i q u e , p o u r l ' ac t i - vi td de t ype c a t a l a s i q u e au m o i n s .

B I B L I O G R A P H I E .

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