O comando s em sed usa uma sintaxe específica:
s/AAAA/BBBB/options
onde s é o comando de substituição, AAAA é a regex que você deseja substituir, BBBB é com o que você deseja que seja substituído e options é qualquer uma das opções do comando de substituição, como global ( g ) ou ignorar maiúsculas e minúsculas ( i ).
No seu caso específico, você estava perdendo a barra final / , se você adicionar, sed funcionará bem:
➜ ~ sed 's/database_name: [^ ]*/database_name: kartable_$ME/'
database_name: something
database_name: kartable_$ME
info sed 'The "s" Command' inclui a descrição completa e o uso do comando s.