Notion de vitesse initiale

Notion expérimentale de vitesse initiale

La plupart des réactions enzymatiques sont des réactions bi-bi (2 substrats, 2 produits). Une réaction catalysée par une enzyme E peut ainsi s'écrire :

S + T <---------> P + Q
où S, T, P, Q désignent les espèces chimiques de la réaction.

On réalise une série d'expériences de cinétiques selon les conditions opératoires décrites ci-après.

On admet que l'on dispose d'une préparation enzymatique qui se conserve parfaitement pendant toute l'expérience. [S]₀ , [T]₀ , [P]₀ et [Q]₀ désignent respectivement les concentrations initiales en S, T, P et Q dans le milieu réactionnel. [E₀]désigne la concentration totale en enzyme E dans le milieu réactionnel.

À t = 0, on introduit un volume x de préparation enzymatique. On homogénéise très rapidement. On suit alors la réaction par [S]=f(t) ou [P]=f(t).

Milieu réactionnel (MR):
• La température du milieu est maintenue constante dans un tampon de réaction donné.
• [P]₀ = 0 et [Q]₀ = 0. On choisit un produit suivi, par exemple P.
• [S]₀ et [T]₀ sont très grandes devant [E₀]. On choisit un substrat suivi, par exemple S.

On suit la diminution de S ou l'apparition de P.
On regarde S ---> P catalysée par E.

Et voilà le type de suivi qu'on obtient pour [P]=f(t):

Avec, évidemment le pendant exact - en diminution - pour [S]=f(t).

D'où les conclusions fondamentales :

Il apparaît donc qu'on peut concevoir la notion de vitesse initiale en enzymologie standard comme une notion expérimentale : c'est la vitesse de réaction, en début de réaction, pendant la durée où elle apparaît comme quasi-constante. Et le phénomène peut durer depuis quelques secondes jusqu'à de longues minutes ! Impressionnant quand ça dure de longues minutes ...

Ou autrement dit : en début de réaction, la vitesse d[P]/dt = -d[S]/dt est quasi-constante pendant une certaine durée et est appelée vitesse initiale.

Evidemment la durée expérimentale de vitesse initiale va dépendre de la qualité du dispositif expérimental à mettre en évidence le fait que la vitesse diminue "doucement peu à peu"- quand bien même cette décélération est très lente depuis le début de l'expérience ! Mais cet effet de vitesse initiale qui dure parfois de longues minutes va nous mettre "la puce à l'oreille" pour envisager une modèlisation théorique avec complexe enzyme-substrats et mise en place ultra-rapide d'un état quasi-stationnaire de réaction !