Abstract FR:

Parmi les organismes extremophiles, ceux qui operent dans des environnements tres froids, produisent des enzymes dites psychrophiles, donc particulierement adaptees a ces conditions extremes. Ces enzymes se distinguent de leurs homologues mesophiles par une activite specifique plus elevee a basse temperature. Elles representent des enjeux importants au plan des applications potentielles en biotechnologie. Dans le but de mieux comprendre leur nature et leur fonctionnement, nous avons entrepris la determination des structures cristallines de plusieurs enzymes psychrophiles provenant de microorganismes du continent antarctique, par les techniques de diffraction des rayons x et les methodes de la cristallographie. L'objectif majeur de ces etudes est d'elucider les facteurs qui controlent et permettent l'adaptation au froid des enzymes tout en preservant une activite catalytique elevee aux basses temperatures. Deux types d'enzyme ont ete plus specialement etudiees : une protease alcaline a zinc et une -amylase. La premiere structure d'une enzyme froide, une -amylase bacterienne, a pu etre etablie a haute resolution, tant a l'etat natif qu'en interaction avec differents analogues de substrat. Plusieurs structures de mutants de cette amylase ont pu etre resolues pour preciser encore les relations structure/activite de cette enzyme. Sur ces bases structurales le processus catalytique de degradation des sucres a pu etre decrit a l'echelle moleculaire, ainsi que les proprietes d'inhibition, d'activation, et de transglycosylation propres a cette enzyme. Le meme type d'approche a ete applique a l'etude de la protease alcaline a zinc. Sa structure tridimensionnelle a pu egalement etre determinee, et trouve une grande partie de sa stabilite dans la presence d'un ion zinc et de 8 ions calcium fortement associes a l'enzyme. La comparaison de ces structures froides avec leurs homologues mesophiles et thermostables a conduit a mettre en evidence plusieurs facteurs structuraux qui tres probablement sont responsables du phenomene d'adaptation aux basses temperatures, et qui en particulier conferent a ces enzymes une plus grande flexibilite intrinseque afin d'optimiser leur efficacite catalytique.