Un modèle cinétique élémentaire de couplage énergétique dans les membranes biologiques

Le but de ce travail est de contribuer à la compréhension des propriétés cinétiques fondamentales des processus de couplage énergétique dans les membranes biologiques. Pour cela, nous considérons un modèle de microorganisme qui, dans sa membrane plasmique, exprime deux enzymes électrogéniques (E1 et E2) transportant le même cation monovalent C et des chemins électrodiffusifs pour C et pour un anion monovalent A. E1 (E2) couple le transport C à la réaction S1↔P1 (S2↔P2). Nous avons développé un modèle mathématique qui décrit le taux de variation de la différence de potentiel électrique à travers la membrane, des concentrations internes de C et A, et des concentrations de S2 et P2. Les enzymes sont incorporées via des modèles cinétiques à deux états ; les flux ioniques passifs sont représentés par des formulations classiques d’électrodiffusion. Le volume du microorganisme est maintenu constant par des dispositifs de régulation accessoires. Le modèle est utilisé pour des études stationnaires et dynamiques dans le cas de bactéries utilisant le gradient électrochimique de Na+ comme intermédiaire énergétique. Entre autres conclusions, les résultats montrent que le potentiel membranaire représente l’intermédiaire cinétique pertinent pour le couplage global entre la réaction donneuse d’énergie S1↔P1 et la synthèse de S2.