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Une vision systémique des mitochondries en tant qu’organelles dynamiques et hautement interconnectées : Par le Dr. David Lescheid

La science du système a favorisé un changement de paradigme, en positionnant les mitochondries non seulement comme les centrales électriques de la cellule, mais aussi comme des organelles qui influencent, et reflètent, l’état de l’organisme tout entier. Les mitochondries font partie d’un réseau structurel et fonctionnel1 comprenant le réticulum endoplasmique, la vacuole/lysosome et le peroxysome2, ainsi que le noyau3. De plus, ce sont des “organelles en mouvement qui fonctionnent en réseaux spécialisés au sein de la cellule”4, changeant rapidement d’emplacement au sein d’une même cellule, et entre les cellules, par un certain nombre de mécanismes différents5.

La signalisation mitochondriale s’étend au-delà des voies bioénergétiques (par exemple, la phosphorylation par oxydation, le cycle de l’acide tricarboxylique (TCA) et la bêta-oxydation des acides gras) à de nombreuses autres voies, notamment la biosynthèse (par exemple, les acides aminés, les nucléotides, le cholestérol, le glutathion), l’apoptose, l’autophagie et la mitophagie, la défense antioxydante et la signalisation cellulaire impliquant les ions calcium et les espèces réactives de l’oxygène.6 Ils agissent également comme des plateformes moléculaires intégrant de multiples fonctions de signalisation de l’immunité innée, y compris le contrôle de l’inflammation.7 En effet, les mitochondries contribuent à réguler l’ensemble de la signalisation immunitaire innée étudiée jusqu’à présent en réponse à un large éventail d’agressions cellulaires, notamment l’infection (bactéries et virus) ou le stress cellulaire stérile (médié par l’accumulation de motifs moléculaires associés à des dommages (DAMP)).8L’interdépendance entre les voies métaboliques qui se déroulent dans les mitochondries et la réponse immunitaire est décrite en profondeur par un nouveau champ d’étude appelé immunométabolisme.9

L’identification des mitochondries en tant qu’organelles de signalisation10, régulant le flux d’informations non seulement au sein de leurs cellules associées, mais aussi entre les cellules, tissus et organes adjacents, indique qu’elles font également partie d’un réseau au sein des réseaux11, capable d’exercer une influence étendue sur l’ensemble du corps. Il existe également des voies de communication bidirectionnelles entre les mitochondries et le microbiote12 ainsi que la matrice extracellulaire13, ce qui renforce l’idée d’une large sphère d’influence.

Être fortement interconnecté implique un certain nombre de compromis. Par exemple, la capacité des mitochondries à changer rapidement d’emplacement, à l’intérieur des cellules et entre elles, accroît leur capacité à produire de l’énergie exactement là où elle est nécessaire et au moment opportun. Le fait de faire partie d’un réseau interorganelle renforce le haut degré de coordination nécessaire pour maintenir la fonctionnalité des processus cellulaires critiques et s’adapter avec succès lorsqu’on est confronté à différents facteurs de stress. De plus, le fait de faire partie d’un réseau de réseaux suggère que le maintien de mitochondries saines aurait des effets de grande portée sur la physiologie normale, non seulement des tissus locaux mais de l’ensemble du corps.

Cependant, le fait d’avoir un degré élevé d’interconnectivité signifie également que des conséquences négatives étendues pourraient se produire en cas de dysfonctionnement des mitochondries. Le dysfonctionnement mitochondrial1 peut être causé par différents toxiques environnementaux (par exemple, certains fongicides, herbicides, pesticides, dioxines14 et le triclosan, un agent antibactérien domestique courant)15 ainsi que par certains médicaments (par exemple, les inhibiteurs de l’HMG-coA réductase ainsi que certains AINS, analgésiques, médicaments contre le diabète, médicaments pour le SNC, antibiotiques, antiviraux, bêtabloquants et médicaments contre le cancer)16.

1 Le dysfonctionnement mitochondrial secondaire est défini comme étant causé par des événements pathologiques qui trouvent leur origine en dehors des mitochondries ou sans mutation identifiée de l’ADNmt ou de l’ADNn dans les gènes codant pour la fonction ou la production des protéines OXPHOS. Ceci est en contraste avec les maladies mitochondriales primaires, définies comme des troubles ayant un impact sur la structure ou la fonction des mitochondries suite à des mutations de l’ADN nucléaire (ADNn) ou de l’ADN mitochondrial (ADNmt). Parikh S, Goldstein A et al. Diagnosis and management of mitochondrial disease : a consensus statement from the Mitochondrial Medicine Society. Genet Med. 2015;17(9):689-701

Le dysfonctionnement mitochondrial est associé au développement de diverses maladies (par exemple, le syndrome de fatigue chronique, la fibromyalgie, la migraine, le syndrome métabolique, les maladies neurodégénératives comme la maladie de Parkinson et la maladie d’Alzheimer, les troubles du spectre autistique, l’infertilité masculine, les troubles bipolaires, les troubles inflammatoires de l’intestin et le cancer).6En résumé, l’intégrité et la fonction mitochondriales sont essentielles au maintien de la santé et de l’homéostasie chez l’homme et le dysfonctionnement mitochondrial contribue à de nombreux états pathologiques.4 Une stratégie de traitement complète pour soutenir la fonction mitochondriale comprend :
1) informer les patients des toxiques environnementaux connus, y compris certains médicaments pharmaceutiques, afin qu’ils puissent les remplacer ou les éviter ; 2) intégrer des choix alimentaires et de mode de vie qui favorisent la santé des mitochondries et 3) inclure divers produits de santé naturels dont l’action sur les mitochondries a été cliniquement vérifiée.

Références :

  1. Aon, M.A. Front Physiol. 2010;1(20):1-3
  2. Murley, A.A, and Nunnari J. Mol Cell. 2016;61(5):648-653.
  3. Saki M., and Prakash A. Free Radic Biol Med. 2017;107:216-227
  4. Trivedi M, Singh A et al. J Controlled Release. 2015;207:40-58
  5. Torralba, D., et al. Front Cell Dev Biol. 2016;4: eCollection 2016.
  6. Herst, P.M.et al. Front Endocrinol. 2017;8(896):1-16
  7. Jin, H.S, et al. Immune Network. 2017;17(2):77-88
  8. Monlun, M., and Hyernard C et al. J Mol Biol. 2017;429-1-13
  9. O’Neill L.A., et al. Nat Rev Immunol. 2016;16(9):553-565
  10. Chandel, N.S. BMC Biology. 2014;12:34
  11. Giao, J., et al. 2014;1:346-356
  12. Saint-Georges-Chaumet Y., and Edeas M. Pathog Dis. 2016;74(1):ftv096.
  13. de Cavanagh, E.M., et al. Am J Physiol Heart Circ Physiol. 2009;296(3):H550-H558
  14. Meyer, J.N., et al. Toxicol Sci. 2013;134(1):1-17
  15. Teplova, V.V., et al. Toxicol Lett. 2017;275:108-117
  16. Dykens, J.A. http://www.mitoaction.org/files/Dykens%20for%20Mitoaction.pdf (accessed Nov 2, 2017)

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