CHAPITRE IV

INDIVIDUALITÉ DES ENZYMES

Difficultés qu'on éprouve lorsqu'on veut donner des preuves directes de 1 individualité des enzymes. — Influence du mode de nutrition des cellules sur la nature des enzymes qu'elles sécrètent. — Preuves directes de l'individualité des enzymes. — Relation entre les diastases, la constitution chimique et la structure des corps sur lesquels elles agissent. — ÎNomenclalure des enzymes. — Classification.

Quand on examine au point de vue de leur action chimique les substances actives sécrétées par les cellules vivantes, on constate, la plupart du temps, cjue cette action est très complexe, qu'elle se manifeste sur des substances différentes •et qu'elle donne lieu à des produits très variés.

Ainsi, une infusion de malt agit sur l'amidon, sur la cellulose, sur la pectine, sur le tréhalose et sur la caroubine.

En outre, les produits obtenus avec ces diverses substances sont très différents : la diastase en agissant sur l'amidon donne du maltose et des clextrines, elle liquéfie la cellulose, transforme les matières pectiques en une substance gélatineuse, fait passer le tréhalose à l'état de glucose et change la caroubine en un glucose différent du précédent.

On observe le même phénomène en étudiant les propriétés d'une eau dans laquelle on a fait macérer de la levure de bière. Cette infusion agit sur le sucre de canne, sur le maltose, sur les glucosides, et donne dans chaque cas un produit particulier.

Ces faits nous conduisent à nous demander si les cellules >iYantes sécrètent une substance active unique ayant le pou-

voir d'agir sur différentes combinaisons chimiques, ou si, au contraire, elles donnent naissance à un mélange de plusieurs enzymes, dont chacun est apte à produire une action spéciale.

La même c|uestion se pose pour les enzymes précipités de leurs solutions, car eux aussi, la plupart du temps, conduisent à des résultats très variés.

Il est difficile de résoudre cette cjuestion avec netteté, dans chaque cas particulier ; mais, en général, l'individualité des enzymes ne peut être niée.

Cette individualité devient évidente dans beaucoup de cas,, lorsqu'on compare les actions des produits sécrétés par des cellules d'une espèce déterminée qu'on place dans des conditions différentes de nutrition.

M. Duclaux a constaté qu'en cultivant le penicillum glaucum sur des substances amylacées on retrouve, dans le milieu de culture, une substance active complexe agissant sur le sucre de canne ainsi que sur l'amidon. Il est fort difficile de donner une preuve directe de l'existence dans ce milieu de deux enzymes différents, agissant l'un sur le saccharose, l'autre sur l'amidon car, en isolant les substances actives de ce milieu, soit par entraînement, soit par l'alcool, on obtient encore une substance agissant sur différents hydrates de carbone et donnant des produits différents.

Mais la question peut être résolue en faisant une seconde culture de penicillum glaucum et en remplaçant dans le milieu de culture l'amidon par le lactate de calcium. La substance active qui se forme agit cette fois très activement sur le sucre de canne, mais ne produit plus d'effet sur l'amidon. Nous pouvons donc conchire que dans le premier milieu de culture on était en présence de deux enzymes, tandis qu'en cultivant la moisissure sur du lactate de calcium on n'a obtenu qu'un seul d'entre eux.

Notre conclusion sera renforcée si nous pouvons trouver d'autres exemples dans lesquels une substance active produira

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une aclion cxcliisivoincnl sur le saccliai'oso, ou sur l'amidon. Ces exemples sont 1res nombreux. C'est, ainsi qu'une infusion d'orge agit sur l'amidon sans agir sur le sucre et que l'ani) lase recueillie dans la caillette de mouton agit sur l'amidon et reste sans action sur le saccharose. On peut aussi constater la présence dans la salive d'un ferment agissant sur l'amidon sans donner lieu à aucune transformation du saccharose, surtout si la salive ne contient pas de ferments figurés. Une infusion de levure peut agir sur le sucre et laisser l'amidon absolument intact.

Dans certains cas l'individualité des enzymes peut être contrôlée par des moyens différents de ceux cjue nous venons d'exposer. Si l'on abandonne, par exemple!, de la levure de bière au contact prolongé d'eau additionnée cl'éthér ou de thymol, on constate que la liqueur agit à la fois sur le sucre de canne et sur le maltose. Nous pouvons donc nous demander si la diastase transformant le maltose n'a pas en même temps une action svu" le sucre de canne. L'existence de deux ferments est ici facile à démontrer. Il suffit de laisser la même levure en contact avec de l'eau, mais pendant un temps très court : on constate alors cjue le liquide contient une substance agissant sur le sucre de canne sans avoir la moindre action sur le maltose. Dans le cas actuel on parvient à séparer les deux enzymes grâce à cette circonstance que l'un d'eux est retenu très faiblement par les cellules qui le sécrètent, tandis que l'autre traverse très difficilement la membrane cellulaire.

Nous avons vu que la diastase du malt agit sur l'amidon en donnant du maltose et de la dextrine ; elle agit aussi sur le tréhalose qu'elle transforme en glucose. Quelques auteurs en ont conclu c[u'on se trouve en présence d'une seule et unique substance. Mais l'amylase qu'on retire de la salive agit sur l'amidon absolument de la même manière cjue l'amylase du malt, tandis qu'elle n'agit nullement sur le tréhalose.

Nous croyons donc que, dans ce cas aussi, il est plus logique d'admettre la présence de deux enzymes différents dans l'infusion de malt, que d'expliquer le phénomène en supposant qu'il existe dans la salive et dans l'infusion de malt deux diastases différentes agissant toutes deux de la même manière sur l'amidon et se différenciant par leur action sur le tréhalose.

L'émulsine agit sur les glucosides, mais, en même temps, cette substance active peut transformer le sucre de lait en glucose et galactose.

Dans l'émulsine la présence de deux diastases devient évidente, à notre avis, si l'on considère que les substances actives sécrétées par certaines levures ont la faculté de transformer le sucre de lait sans agir en aucune façon sur les glucosides.

C'est par une série importante de faits de celte nature qu'on est parvenu à constater que, dans un grand nombre de cas, les sécrétions cellulaires sont composées de différentes substances actives et que l'action chimique de chacun de ces enzymes est limitée à un certain nombre de corps.

Ces faits sont assez nombreux pour qu'on puisse en tirer une conclusion générale en faveur de l'individualité des enzymes. Et, en réalité, il est difficile d'admettre que la même substance active puisse, dans un cas déterminé, produire une action sur deux ou trois substances chimiques, tandis que dans un autre cas son action serait limitée à une seule de ces substances.

Comme nous venons de le voir, une diastase ayant une action hydratante ou oxydante n'agit pas sur toutes les substances susceptibles de s'hydrater ou de s'oxyder ; l'agent diastasique diffère complètement d'un agent chimique ayant une fonction déterminée et l'exerçant indépendamment de la constitution des corps sur lesquels il agit. Par l'action d'un acide minéral, par exemple, on obtient le dédoublement du saccharose, la saponification des matières grasses, la décom-

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position des glucosidcs, la pcplonisation des matières albuminoïdcs, en un mot tous les phénomènes que nous rencontrons dans le travail diastasique hydratant. Les diastases, au contraire, produisent les dédoublements et les hydratations par des agents nombreux capables chacun d'un travail diastasique déterminé et ne pouvant s'exercer que sur un nombre très limité de substances.

L'action des acides est donc jusqu'à un certain point indépendante de la constitution des corps sur lesquels ils agissent, tandis que les diastases n'exercent leur action hydratante ou oxydante que sur des corps d'une structure strictement déterminée.

Un enzyme hydratant peut cpelquefois exercer son action sur difîérents corps, mais à condition que la constitution chimique de ces corps soit très voisine de celle de la diastase et qu'ils puissent fournir les mêmes produits de dédoublement.

C'est ainsi que nous voyons l'amylase exercer son action sur l'amidon, sur le glycogène, sur la dextrine, et donner toujours le même produit fmal : le maltose.

La pepsine agit sur un grand nombre de corps, par exemple, sur toutes les substances albuminoïdes.

Or, tous ces corps se ressemblent et ont une structure très analogue puisque leurs produits de dédoublement par la diastase sont toujours les mêmes : le protéose et la peptone.

Les enzymes des glucosides paraissent capables, à première vue, d'une action plus énergique et s'étendant à des corps chimiquement différents, mais cette anomalie n'est qu'apparente : l'émulsine qui agit sur des corps très complexes n'a d'action que sur la partie commune à toutes les molécules de glucosides.

L'action de l'émulsine est due à l'affinité qu'elle a pour le glucose, et, comme l'a démontré Emile Fischer, cette affinité se trouve liée à la structure géométrique des hydrates de carbone.

L'émulsine agit non seulement sur les glucosides naturels, mais aussi sur les éthers artificiels qu'on obtient avec le glucose.

En étudiant l'action des enzymes sur les éthers artificiels, Emile Fischer a constaté ce fait très intéressant que l'action ou l'inaction d'un enzyme dépend, non seulement de la composition de la substance sur laquelle on le fait agir, mais aussi de sa configuration. En traitant le glucose par l'alcool méthylique en présence d'acide chlorhydrique on obtient deux éthers isomériques différant par leur structure géométrique à cause des carbones asymétriques de la chaîne glucoside.

La formation de deux éthers isomériques est facile à expliquer : le groupe aldéhydique du glucose disparaît par l'action de l'alcool en présence de l'acide chlorhydrique et la déshydratation se produit clans la chaîne des glucoses même en donnant naissance à un groupe éthérique intermoléculaire. Le carbone du groupe aldéhydique devient ainsi asymétrique et en conséquence l'apparition de deux stéréisomères devient compréhensible.

Les deux glucosides isomériques :