Affinité
L'affinité d'un ligand (peptide, petite molécule, anticorps) pour une cible biologique (récepteur, enzyme, acide nucléique) désigne la force de l'interaction non covalente réversible entre les deux partenaires. Elle se quantifie par la constante de dissociation Kd, qui correspond à la concentration de ligand à laquelle 50 % des sites de liaison sont occupés à l'équilibre. Plus le Kd est petit, plus l'affinité est élevée.
Sur le plan thermodynamique, l'affinité résulte d'un équilibre entre enthalpie (ΔH, contributions des liaisons hydrogène, interactions électrostatiques, forces de van der Waals) et entropie (ΔS, désolvatation des surfaces hydrophobes, changements conformationnels du ligand et de la cible). Les Kd physiologiques s'étendent typiquement du nanomolaire (peptides signal sur leurs récepteurs, anticorps de haute affinité) au micromolaire (ions, métabolites sur enzymes). Les affinités picomolaires caractérisent des interactions à très haute spécificité (biotine-streptavidine Kd ≈ 10⁻¹⁴ M, certains anticorps thérapeutiques matures).
Plusieurs paramètres dérivés précisent la relation ligand-cible. Le Ki (constante d'inhibition) mesure l'affinité d'un ligand antagoniste pour une cible par rapport à un ligand de référence, via l'équation de Cheng-Prusoff (Ki = IC50 / (1 + [L]/Kd)). Le Bmax désigne le nombre maximal de sites de liaison exprimés par unité de tissu ou cellule, et s'obtient par saturation de courbe. Le nombre de Hill (nH) renseigne sur la coopérativité : nH ≈ 1 pour une interaction simple, > 1 en cas de coopérativité positive (liaison de l'oxygène à l'hémoglobine, nH ≈ 2,8), < 1 en cas de négativité.
Les méthodes expérimentales de mesure d'affinité sont nombreuses. La résonance plasmonique de surface (SPR, Biacore) et l'interférométrie biocouche (BLI, Octet) mesurent en temps réel les constantes cinétiques d'association (kon) et de dissociation (koff), le Kd s'obtenant par Kd = koff/kon. La titration calorimétrique isotherme (ITC) fournit directement Kd, ΔH, ΔS et la stoechiométrie n à partir d'une seule expérience. La fluorescence anisotrope (FP) convient aux peptides marqués. Les essais de binding radioligand (³H, ¹²⁵I) restent une référence historique pour les récepteurs membranaires. En criblage haut débit, les méthodes de déplacement (FRET, TR-FRET, AlphaScreen) remplacent souvent les radioligands.
L'interprétation pharmacologique demande de relier l'affinité à l'activité fonctionnelle. Un ligand de haute affinité n'est pas nécessairement un activateur efficace : un antagoniste peut se lier au Kd d'un agoniste sans déclencher la cascade intracellulaire. L'EC50 (effet fonctionnel) se distingue donc de la Kd (liaison). En développement de peptides, optimiser l'affinité (SAR, molecular modeling, cryo-EM) doit s'accompagner d'essais fonctionnels pour confirmer l'effet biologique attendu. Les récepteurs à plasticité conformationnelle (RCPG biased signaling) ajoutent une dimension supplémentaire : un même ligand peut activer différentiellement les voies G-protéine vs β-arrestine selon sa signature d'interaction.