[News] Les mitochondries travaillent dans la cellule à près de 50 °C

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[News] Les mitochondries travaillent dans la cellule à près de 50 °C

Message par Adrien » 01/02/2018 - 0:00:09

Grâce à une sonde fluorescente sensible à la température, véritable thermomètre moléculaire, une collaboration internationale menée par des chercheurs du laboratoire de Neuroprotection du cerveau en développement, a mesuré pour la première fois la température à laquelle travaillent les mitochondries des cellules humaines. Cette température de l'ordre de 50 °C, suggère l'existence d'un gradient thermique important dans les cellules. Outre son incidence sur les mitochondries, la température pourrait influer de façon insoupçonnée sur nombre de processus cellulaires. Cette étude a été publiée le 25 janvier 2018 dans la revue PLOS biology.

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Figure: Mitochondries de cellules humaines colorées par la sonde sensible à la température. Quatre cellules humaines (cellules cultivées de la peau) chacune avec son noyau (N) et ses nombreuses mitochondries filamenteuses et chaudes (jaune-rouge).
© Pierre Rustin
Pour s'assurer une température interne stable, l'organisme humain fait usage de la chaleur produite par la dernière étape de la consommation des aliments: leur combustion dans les mitochondries. Ces petites structures sont présentes dans les cellules en plusieurs dizaines ou centaines d'exemplaires. Elles y forment un réseau plus ou moins compact, isolé du restant de la cellule par une double enveloppe. Un nombre considérable de réactions chimiques s'y effectue. L'énergie libérée par ces réactions est conservée pour partie sous forme d'un composé chimique l'ATP. Cet ATP essentiel pour le fonctionnement de l'organisme, permet par exemple au coeur de battre, à notre cerveau de fonctionner et à nos muscles de se contracter. L'énergie conservée sous forme d'ATP représente en réalité moins de 30% de l'énergie libérée, la plus grande partie étant dissipée sous forme de chaleur.

Fonctionnant comme des radiateurs thermostatiques dans une pièce très mal isolée, pour maintenir notre corps à une température constante de 37.5 °C, les mitochondries se doivent de chauffer bien plus fort comme l'on découvert les chercheurs. C'est en plaçant une sorte de thermomètre moléculaire au coeur des mitochondries, qu'ils ont réussi à y mesurer une température stabilisée à environ 50 °C lorsque celles-ci sont actives. Ceci a été rendu possible par l'usage d'une sonde dont la fluorescence est particulièrement sensible à la température.

Ainsi la température des mitochondries dans des cellules vivantes et intactes, placées dans un milieu maintenu lui à 38 °C (Figure), a été trouvée s'élever de plus de 10 °C et cela tant que les mitochondries sont fonctionnelles. Cette élévation est abolie lorsque les mitochondries sont rendues inactives, soit par l'addition d'inhibiteurs spécifiques, soit en les vidant de leur ADN (les mitochondries possèdent leur propre matériel génétique nécessaire à leur fonctionnement). L'expression dans les cellules d'enzymes dites thermogéniques, telles que la protéine découplante UCP1 ou la protéine AOX résistante à l'action du cyanure, va conduire à une capacité augmentée de produire de la chaleur dans des conditions où cette production est normalement arrêtée.

Ces températures aussi élevées au coeur du micro espace représenté par les mitochondries, sont inattendues et ceci devrait conduire à réévaluer notre vision du fonctionnement des mitochondries et de leur rôle dans les cellules. En effet, un bon nombre de nos connaissances sur les mitochondries, sur l'activité de leurs enzymes, sur la perméabilité de leurs membranes, sur les conséquences des déficits génétiques affectant leur activité, sur l'effet des toxines ou des médicaments, ont été établies à 37.5 °C: la température du corps humain certes mais non celle des mitochondries. En outre, dans une cellule, le regroupement des mitochondries, par exemple autour du noyau cellulaire lors de la réplication, ou dans les synapses des neurones, pourrait conduire à l'existence de zones plus ou moins chaudes, un nouveau facteur à prendre en compte pour notre compréhension de la physiologie cellulaire.

Cette étude a été rendue possible par la collaboration à l'échelle internationale de chercheurs français de l'INSERM et du CNRS, de chercheurs de Finlande, de Corée du Sud, du Liban et d'Allemagne.

Source: CNRS-INSB

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