Isoenzyme

Définition

Un isoenzyme (ou isozyme, allozyme) est chacune des formes d'une enzyme, différant par leur charge électrique et leur structure quaternaire, et séparables par électrophorèse. Les isoenzymes sont des enzymes qui catalysent la même réaction, mais ont une structure chimique différente et des propriétés chimiques et physiques différentes, telles que le pH, le point isoélectrique, la conductivité électrique et la mobilité électrophorétique.

Ils peuvent être présents dans la même espèce animale ou végétale, dans différents individus, ou même dans le même organisme au niveau de différents districts cellulaires.

La lactate déshydrogénase a isoenzymes (ou isozymes) :

Le lactate déshydrogénase (LDH) a 5 isoenzymes, visible par électrophorèse.

Explications

Les isoenzymes peuvent dériver soit de gènes différents, soit de différentes modifications post-traductionnelles, soit de l'assemblage alternatif des différentes sous-unités. Par exemple cinq isoenzymes différentes caractérisent la lactate déshydrogénase (LDH), toutes tétramères puis quatre chaînes polypeptidiques mais deux types différents, M et H.

À partir des différentes combinaisons des deux chaînes, cela propose cinq isoenzymes : M4, M3H, M2H2, MH3, H4. Les isoenzymes étant réparties différemment dans les différents organes, l'analyse quantitative de celles-ci permet de remonter à l'organe cible de la pathologie. Les niveaux ainsi altérés sont des indices spécifiques de certaines maladies telles que le coeur, les muscles, les os, etc. pour cela, ils sont des diagnostics très utiles.

Par exemple, suite à une crise cardiaque, la valeur de l'enzyme lactate déshydrogénase (LDH) augmente significativement dans le sang; la quantité d'isoenzyme LDH1, également appelée H4, 24 heures après la crise cardiaque tend à dépasser la concentration de l'isoenzyme LDH2 ou MH3. La variation du rapport [LDH1] / [LDH2] avec l'augmentation de la concentration sanguine d'une autre enzyme cardiaque, la créatine kinase (CK), est un signe clair d'un infarctus du myocarde récent.

De plus, en particulier dans le règne végétal, ils sont utilisés depuis longtemps (aujourd'hui en partie abandonnés à cause de l'avènement des marqueurs d'ADN) comme marqueurs moléculaires, dans le but de caractériser les individus appartenant à un groupe taxonomique (par ex. cultivars de la même espèce ou entre individus d'une population).

Des exemples importants d'isoenzymes humaines sont :

• du cytochrome P450, tous d'origine hépatique;
• des isoenzymes de la créatine kinase (également connue sous le nom de créatine phosphokinase) (CK ou CPK) CK-MB, CK-MM, CK-BB. La créatine kinase est une protéine dimérique caractérisée par la présence de deux chaînes polypeptidiques : M et B. leur recombinaison génère les trois isozymes : CK-MM, CK-MB et CK-BB. Les isoenzymes de la créatine kinase (CK), enzymes situées principalement dans le tissu musculaire, présentent une topographie différente qui permet de diagnostiquer quel tissu de l'organisme a été touché par une pathologie spécifique. La première isoenzyme MM est particulièrement fréquente au niveau du muscle squelettique; la deuxième isoenzyme MB est très fréquente dans le muscle cardiaque, ce n'est pas un hasard si une augmentation de cette enzyme diagnostique peut être observée chez un individu atteint d'un infarctus du myocarde. Enfin l'isoenzyme BB est principalement concentrée au niveau du cerveau;
• de la phosphatase alcaline (ALP) ALP1, ALP2, ALP3, ALP4;
• de l'amylase pancréatique et salivaire;
• de la lactate déshydrogénase (LDH) LDH1, LDH2, LDH3, LDH4, LDH5. L'enzyme lactate déshydrogénase est une protéine tétramère qui possède quatre chaînes polypetides dont les différentes combinaisons permettent de rapporter cinq isoenzymes. Ces isoenzymes sont également définies : LDH5 - M4, particulièrement abondante dans le muscle squelettique; LDH4-M3H; LDH3-M2H2 très commun dans le tissu rénal et dans le cerveau; LDH2-MH3; LDH1-H4 principalement présent dans le myocarde.
• du cytoplasme aspartate transaminase (AST) AST1, mitochondrial AST2;
• la pyruvate déshydrogénase kinase (PDK) PDK1, PDK2;
• de l'alpha-réductase de type 1 et de type 2;
• la glucokinase (GK) dans le foie et l'hexokinase (HK) dans le muscle.

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