Une enzyme ressemble à une gare bondée, où des milliers de voyageurs-atomes se pressent, se bousculent et s'échangent des messages invisibles. Quelque part au fond de ce bâtiment se trouve le guichet, le site catalytique, où se produit la réaction chimique principale. Pour fonctionner, ce guichet a besoin de savoir ce qui se passe sur les quais les plus éloignés. Comment ces informations lui parviennent-elles à travers la foule ?

Une équipe de chercheurs a suivi ce trajet dans sept enzymes différentes. Ils ont réduit chaque protéine à un réseau de petits ressorts reliant les atomes d'alpha-carbone, puis mesuré comment les oscillations d'une région se transmettent aux voisines. Résultat : le désordre, ou entropie, s'écoule des confins de la molécule vers son cœur. Les acides aminés des extrémités partagent volontiers leur agitation, tandis que ceux qui siègent près du poste de travail, au contraire, ne cèdent presque rien. C'est comme si les voyageurs des quais éloignés discutaient bruyamment des nouvelles, alors qu'un silence s'installe près du guichet pour que le guichetier puisse se concentrer.

La découverte la plus surprenante : ce même itinéraire apparaît si l'on ne suit pas du tout le mouvement. Il suffit de dessiner la carte des contacts entre acides aminés, qui touche qui dans l'espace, et de calculer quels nœuds de ce réseau sont les plus « informatifs ». Les nœuds de la périphérie se révèlent les meilleures sources, ceux du centre les moins bonnes. Deux approches totalement différentes, l'une dynamique et l'autre topologique, ont brossé le même tableau. Le sens du flux d'information est donc inscrit dans la forme même de la protéine, comme le lit d'une rivière est inscrit dans le relief du terrain.

Auparavant, pour comprendre comment une enzyme transmet un signal d'un endroit à un autre, il fallait lancer de longues simulations informatiques du mouvement de chaque atome. Désormais, on peut simplement construire un graphe de contacts et calculer la centralité informationnelle des nœuds. Cela prend quelques secondes au lieu de plusieurs heures. Un tel criblage rapide sera utile pour concevoir des médicaments qui agissent non pas sur le centre actif, mais sur des régions régulatrices éloignées de la protéine.

Revenons à notre gare. Il s'avère que la foule des voyageurs est organisée de telle sorte que les nouvelles des quais éloignés parviennent toujours au guichet, même si personne ne les porte exprès. Le labyrinthe des murs et des passages dirige à lui seul le brouhaha humain vers le point voulu. L'enzyme fait exactement la même chose, et son architecture constitue un plan de communication tout prêt.