Embedding a simple Michaelis-Menten enzyme in a gel slice may allow the catalysis of not only scalar processes but also vectorial ones, including uphill transport of a substrate between two compartments, and may make it seem as if two enzymes or transporters are present or as if an allosterically controlled enzyme/transporter is operating. The values of kinetic parameters of an enzyme in a partially hydrophobic environment are usually different from those actually measured in a homogeneous aqueous solution. This implies that fitting kinetic data (expressed in reciprocal co-ordinates) from in vivo studies of enzymes or transporters to two straight lines or a sigmoidal curve does not prove the existence of two different membrane mechanisms or allosteric control. In the artificial transport systems described here, a functional asymmetry was sufficient to induce uphill transport, therefore, although the active transport systems characterised so far correspond to proteins asymmetrically anchored in a membrane, the past or present existence of structurally symmetrical systems of transport in vivo cannot be excluded. The fact that oscillations can be induced in studies of the maintenance of the electrical potential of frog skin by addition of lithium allowed evaluation of several parameters fundamental to the functioning of the system in vivo (e.g., relative volumes of internal compartments, characteristic times of ionic exchanges between compartments). Hence, under conditions that approach real biological complexity, increasing the complexity of the behaviour of the system may provide information that cannot be obtained by a conventional, reductionist approach. To cite this article: M. Thellier et al., C. R. Biologies 326 (2003).

La fixation d'enzymes michaéliennes dans une lame de gel peut suffire à les rendre aptes à catalyser des processus, non seulement scalaires, mais également vectoriels, y compris le transport actif d'un substrat entre deux compartiments, et à les faire se comporter comme le feraient un double mécanisme enzymatique ou de transport ou un processus allostérique. Dans un environnement partiellement hydrophobe, les paramètres cinétiques apparents n'ont en général rien à voir avec les véritables paramètres caractéristiques du comportement de la même protéine en solution aqueuse. Réciproquement, lorsque l'on observe (en coordonnées inverses) que des systèmes enzymatiques ou de transport in vivo s'ajustent mieux à deux approximations linéaires ou à une courbe sigmoïde qu'à une seule droite, ceci ne prouve pas qu'interviennent deux systèmes enzymatiques ou de transport différents ou un processus allostérique. Avec les systèmes de transport étudiés ici, il est apparu qu'une asymétrie fonctionnelle pouvait suffire à induire un transport à contre-gradient en l'absence de toute asymétrie structurale ; aussi, bien que tous les systèmes de transport actif isolés jusqu'ici correspondent à des protéines à structure asymétrique par rapport à la membrane où elles sont insérées, on ne peut pas exclure que des systèmes de transport à structure symétrique existent ou aient existé au cours de l'évolution. Avec des systèmes réels, tel que celui qui maintient le potentiel électrique de la peau de grenouille, augmenter la complexité du comportement du système par l'induction d'oscillations électriques par addition de lithium a permis d'atteindre des données sur ce système qu'il n'aurait pas été possible d'obtenir par l'approche réductionniste traditionnelle. Pour citer cet article : M. Thellier et al., C. R. Biologies 326 (2003).