Katal
Unité SI dérivée · grandeur : activité catalytique
01 · Définition
Le katal est la plus jeune unité du SI : adoptée en 1999, cinquante ans après le newton et près d’un siècle après les premières tentatives de mesurer les enzymes. C’est aussi la seule unité introduite non par des physiciens mais à la demande de cliniciens.
Un katal, c’est la transformation d’une mole de substance par seconde. L’unité ne décrit pas la quantité d’enzyme mais la vitesse à laquelle elle travaille : deux échantillons de même masse peuvent différer d’un facteur plusieurs fois si l’un s’est en partie dénaturé. La grandeur est énorme pour la biochimie — les valeurs réelles se situent en micro- et nanokatals, et les analyses cliniques emploient des katals par litre. Avant le katal, les biochimistes utilisaient les « unités » U : micromoles par minute, et le passage au SI a pris deux décennies, car il fallait réécrire tous les intervalles de référence.
Une même enzyme donne des katals différents selon la température, le pH et la concentration de substrat. C’est pourquoi l’activité est toujours indiquée avec les conditions de mesure : 37 °C, pH 7,4, substrat en excès.
02 · Conversion
Saisissez une activité — la fiche la convertira
L’unité U — une micromole par minute — reste la norme de fait dans les catalogues de réactifs et les articles scientifiques. Un U vaut 16,67 nanokatals, un nombre incommode, et cela seul a freiné la transition pendant un quart de siècle.
Une activité sans conditions indiquées est un nombre dénué de sens. En biochimie clinique la norme est 37 °C et un pH physiologique ; à 25 °C la même enzyme donne deux fois moins de katals.
| Unité | Nom | Valeur | Où on la rencontre |
|---|---|---|---|
| kat | katal, unité du SI | 1·10⁻⁶ | industrie, fermentation |
| mkat | millikatal | 0,001 | préparations d’enzymes |
| µkat | microkatal | 1 | analyses cliniques |
| nkat | nanokatal | 1000 | tube à essai, quantités de traces |
| pkat | picokatal | 1 000 000 | limite de sensibilité |
| µmol/s | micromole par seconde | 1 | la même chose que µkat |
| U | unité d’activité, micromole par minute | 60 | comptes rendus, réactifs |
| mU | milli-unité | 60 000 | activités faibles |
| kU | kilo-unité | 0,06 | conditionnement des enzymes |
| mol/min | mole par minute | 6·10⁻⁵ | anciens protocoles |
| kat | katal | 1·10⁻⁶ | l’unité actuelle |
L’unité U se maintient dans les laboratoires parce que passer aux katals oblige à réétablir les intervalles de référence de chaque enzyme. Seize nanokatals et des poussières, c’est un nombre malcommode pour un compte rendu.
03 · Ordres de grandeur
d’une seule molécule d’enzyme au réacteur industrielALAT normale — 0,67 µkat/l
04 · Instruments de mesure
Avec quoi l’on mesure les katals
Le produit de la réaction absorbe la lumière à sa propre longueur d’onde : la vitesse de croissance de la densité optique donne directement l’activité.
Quatre-vingt-seize réactions à la fois : l’appareil enregistre la cinétique dans chaque puits et calcule l’activité d’après l’accumulation du produit.
Le cheval de trait du laboratoire clinique : des centaines d’échantillons à l’heure, thermostatage et sortie directement en katals par litre — là où l’on suit la norme.
Si la réaction libère de l’acide, on mesure l’activité par le titrant consommé : la quantité de base qu’il a fallu pour tenir le pH.
05 · Règles d’écriture
kat en minuscules — et toujours avec les conditions de mesure
Le symbole s’écrit en trois minuscules : kat, ni Kat ni KAT. Le préfixe se place devant : µkat, nkat. Une activité enzymatique sans température, pH et substrat n’est pas comparable à d’autres mesures, aussi les protocoles les indiquent-ils à côté du nombre.
Sur les comptes rendus on rencontre « U/l » sans explication — ce sont des unités U par litre, et non des katals. L’écart est de 16,67 millions de fois, et une confusion dans les intervalles de référence est dangereuse.
06 · Unités voisines
Le katal est une mole par seconde, il s’appuie donc directement sur la mole et la seconde. Sa dimension coïncide avec la vitesse de réaction en cinétique chimique, et la division par le litre donne la concentration d’activité — ce qu’on imprime sur une analyse de sang.
base SI
mol / s
sur une analyse de sang
Le nombre de renouvellement k(cat) est l’activité divisée par le nombre de molécules d’enzyme : pour l’anhydrase carbonique il atteint un million par seconde. Le katal compte tout l’échantillon, le nombre de renouvellement une seule molécule.
07 · Section historique
Avec quoi l’on mesurait les enzymes avant le katal
Une micromole de substrat par minute. La norme internationale de la biochimie, vivante encore aujourd’hui dans les catalogues de réactifs.
Une unité propre pour la ligase : définie par l’échange de phosphate dans l’ATP. L’une des dizaines d’unités « maison » dont la biochimie ne s’est jamais entièrement séparée.
On exprimait l’activité par la fraction de substrat dégradée en un temps fixé. Chaque laboratoire avait son protocole, et les nombres n’étaient pas comparables même entre instituts voisins.
La Fédération internationale pharmaceutique fixait ses propres unités pour les enzymes digestives des préparations. Elles figurent encore sur les boîtes de médicaments.
L’unité a été introduite pour la médecine — et la médecine ne l’a presque pas adoptée
Le katal est entré dans le SI à la demande directe de la Fédération internationale de chimie clinique : les médecins avaient besoin de comparer les résultats de laboratoires de pays différents. Mais la transition exigeait de réétablir les intervalles de référence pour des dizaines d’enzymes, de reprogrammer les analyseurs et de reformer le personnel, si bien que la plupart des laboratoires ont continué d’imprimer « U/l ». Vingt-cinq ans plus tard le katal reste une unité obligatoire dans les normes et rare sur les comptes rendus : la ligne « ALAT 40 U/l » revient mille fois plus souvent que « ALAT 0,67 µkat/l ».
Catalogue · Système international d’unités
Une fiche pour chaque grandeur
Sept unités de base, vingt-deux dérivées portant un nom propre et l’archive des systèmes sortis d’usage. Chacune a sa fiche : définition, conversion, appareils, règles d’écriture. En 18 langues.