Les peroxydases sont des enzymes qui décomposent le peroxyde d'hydrogène dans les organismes. Depuis leur découverte en 1998, la source électronique des peroxydases « peroxirédoxine de type 6 » pour cette réaction est restée floue. Le groupe de recherche du professeur Marcel Deponte au RPTU a désormais comblé cette lacune dans les connaissances. Les chercheurs ont démontré chez deux organismes modèles – les humains et les agents pathogènes du paludisme – que les enzymes de type peroxirédoxine 6 réagissent rapidement avec l’hydrosulfure, l’anion du sulfure d’hydrogène. L'étude a été publiée dans la revue Science avancée. Les résultats révèlent un lien jusqu’alors inconnu entre le métabolisme du peroxyde et du sulfure.
Depuis de nombreuses années, le groupe Deponte compare et caractérise les enzymes rédox, notamment les peroxydases, qui détoxifient de manière enzymatique le peroxyde d’hydrogène ou le convertissent en molécule de signalisation. Ces enzymes nécessitent des électrons qu’elles transfèrent d’un agent réducteur au peroxyde d’hydrogène. Depuis 1998, l’une des questions de longue date dans le domaine concerne l’agent réducteur utilisé par les peroxydases de type peroxirédoxine 6.
Au cours de son doctorat. Dans ses recherches menées au laboratoire Deponte, Lukas Lang a montré que les enzymes de type peroxirédoxine 6, contrairement aux peroxydases apparentées, ne réagissent pas avec les agents réducteurs physiologiques courants.
« L'idée de tester le ou les sulfures d'hydrogène, que l'on trouve dans tous les organismes vivants, comme agents réducteurs a pris de l'ampleur lorsqu'en 2024, deux autres groupes de recherche ont découvert indépendamment que les peroxydases de type peroxirédoxine 6 pouvaient réagir avec le séléniure d'hydrogène », explique le biochimiste de Kaiserslautern.
Le métabolisme du peroxyde rencontre le métabolisme des sulfures
Le séléniure d'hydrogène et le sulfure d'hydrogène partagent des propriétés chimiques similaires. Cependant, tous les organismes possédant ce type de peroxydase répandu n’ont pas un métabolisme du sélénium, alors que tous les organismes vivants ont un métabolisme des sulfures. Le sulfure d’hydrogène n’est pas seulement un gaz malodorant et potentiellement toxique. Il sert également de molécule de signalisation et se présente sous sa forme déprotonée sous forme de sulfure, par exemple dans les amas d'enzymes fer-soufre. Laura Leiskau et Lukas Lang, premiers auteurs de l'étude, ont donc étudié, dans un premier temps par pure curiosité, si les enzymes de type peroxirédoxine 6 réagissaient avec le sulfure d'hydrogène.
« Nos recherches ont montré que les peroxydases de type peroxirédoxine 6 chez l'homme et le parasite du paludisme Plasmodium falciparum réagissent extrêmement rapidement avec l'hydrosulfure, l'anion du sulfure d'hydrogène. En conséquence, le peroxyde d'hydrogène est réduit en eau et le disulfure d'hydrogène se forme comme source potentielle de persulfures. On pense actuellement que ces derniers ont une fonction protectrice. En outre, nous avons acquis les premiers un aperçu des intermédiaires du cycle catalytique inhabituel de ces enzymes », conclut le doctorant Leiskau.
Le groupe de travail de Kaiserslautern a ainsi réussi à démontrer un nouveau lien enzymatique possible entre le métabolisme des peroxydes et des sulfures, contribuant ainsi à une meilleure compréhension de la biochimie des persulfures.
Les enzymes de deux organismes modèles fournissent des résultats comparables
Pour mesurer directement les réactions enzymatiques rapides, Leiskau a utilisé pour ses recherches la méthode dite du flux arrêté. Dans cette méthode, les partenaires réactionnels, en l’occurrence l’enzyme et son substrat, sont mélangés très rapidement à l’intérieur d’un spectromètre. Si les différents états de l'enzyme étudiée ont des propriétés de fluorescence différentes, les changements possibles pendant la catalyse peuvent être suivis de l'ordre du millième de seconde à l'aide d'un détecteur de fluorescence.
Les solutions commerciales de peroxyde et les sels sulfurés correspondants de haute pureté ont servi de sources de peroxyde d'hydrogène et d'hydrosulfure. Les quantités requises d'enzymes de type peroxirédoxine 6 provenant de l'homme et du parasite du paludisme ont été produites par recombinaison dans des souches inoffensives de la bactérie Escherichia coli et ensuite purifiées.
« Les humains et les parasites du paludisme n'ont aucun lien évolutif et appartiennent à des groupes d'eucaryotes complètement différents. Les résultats étant très comparables, nous supposons que l'hydrosulfure réagit également très rapidement avec d'autres peroxydases de type peroxirédoxine 6 », explique Deponte.
