Infuence de l'environnement sur l'expression des gènes
L'exemple des isoenzymes de la LDH cardiaque
Proposer un document montrant l'évolution du profil isozymique de la LDH cardiaque au cours du développement (avant et après la naissance). Utiliser le document pour motiver une étude expérimentale comprenant l'extraction de la LDH cardiaque, la séparation électrophorétique de ses isoenzymes, la mise en évidence de la réversibilité de la réaction catalysée par cette enzyme.
L'étude expérimentale réalisée avec les élèves de l'Atelier scientifique montre qu'un extrait de LDH cardiaque de mammifère (après la naissance) peut catalyser l'interconversion pyruvate/ lactate et comprend 5 isoenzymes avec prédominance des formes LDH1 (H4) et LDH2 (H3M1).C'est donc la chaîne H codée par le gène LDH B qui est la plus abondante. Cela confirme les résultats établis par les chercheurs qui, par ailleurs, montrent la prédominance des formes LDH5 (M4) et LDH4 (M3H1) dans le myocarde avant la naissance. C'est alors la chaîne M codée par le gène LDH A qui est la plus abondante.
La prise en compte de l'ensemble des données conduit à considérer que le phénotype moléculaire des cellules cardiaques, limité ici aux isoenzymes de la LDH, change au cours du développement. Avant la naissance, c'est surtout la chaîne M qui participe à la formation des molécules de LDH, les isoenzymes sont alors très efficaces pour catalyser la réduction du pyruvate en lactate (fermentation) dans un environnement relativement peu oxygéné. Après la naissance, c'est surtout la chaîne H qui participe à la formation des tétramères de la LDH cardiaque, les isoenzymes sont alors très efficaces pour catalyser l'oxydation du lactate en pyruvate, ce qui permet notamment au coeur de recycler avec efficacité l'excès de lactate produit par les muscles dans son métabolisme énergétique aérobie.
On peut supposer que l'activité des 2 gènes impliqués est modulée et que la régulation de leur expression est à mettre en relation avec les conditions d'approvisionnement en dioxygène du myocarde qui changent (avant et après la naissance).
