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Remark les mitochondries font la coupure :


Les mitochondries se divisent en deux pour se multiplier dans la cellule ou coupent leurs extrémités pour se débarrasser du matériel endommagé. C'est le concept à retenir des biophysiciens de l'EPFL dans leurs dernières recherches sur la fission mitochondriale. C'est un changement majeur par rapport à l'explication classique du manuel sur le cycle de vie de cet organite bien connu, la centrale électrique de la cellule. Les résultats sont publiés aujourd'hui dans Mother nature.

«Jusqu'à cette étude, on comprenait mal comment les mitochondries décident où et quand se diviser», explique Suliana Manley, biophysicienne à l'EPFL et auteur principal de l'étude.

La grande question : la régulation de la fission mitochondriale

La fission mitochondriale est importante pour la prolifération des mitochondries, qui est fondamentale pour la croissance cellulaire. À mesure qu'une cellule grossit et finit par se diviser, elle a besoin de additionally de carburant et donc de furthermore de mitochondries. Mais les mitochondries ont leur propre ADN qui est séparé de l'ADN de la cellule, donc les mitochondries ont leur propre cycle de vie. Ils ne peuvent proliférer qu'en répliquant leur ADN et en se divisant.

L'explication du manuel de la fission mitochondriale détaille la machinerie protéique qui coupe la mitochondrie en deux mitochondries filles, conduisant à la prolifération. Mais il y avait de in addition en moreover de preuves dans la littérature scientifique que la fission mitochondriale était également un moyen de se débarrasser du matériel endommagé.

"Pour moi, la grande question était de savoir comment les mitochondries savent quand proliférer ou se dégrader? Comment la cellule régule-t-elle ces deux fonctions opposées de la fission mitochondriale?" explique Tatjana Kleele, postdoctorante de l'EPFL et première auteure de l'étude.

Quatre ans de recherche et 2000 mitochondries additionally tard, Kleele et Manley ont constaté que l'emplacement de division des mitochondries n'est pas du tout aléatoire.

Microscopie à tremendous-résolution à l'échelle nanométrique

Jusqu'à présent, la dynamique des websites de fission mitochondriale n'avait jamais été mesurée avec une grande précision et en grand nombre. Mais grâce à leur propre microscope à super résolution (iSIM), les biophysiciens de l'EPFL ont pu observer de nombreuses mitochondries individuelles, dans des lignées de cellules cancéreuses vivantes et des cardiomyocytes de souris, alors qu'elles se divisaient en segments furthermore petits.

«La taille d'une mitochondrie est juste autour de la limite de diffraction pour la microscopie optique, ce qui rend difficult l'étude de la physiologie mitochondriale et des changements de forme au niveau sous-organite. multiplié par l'augmentation de la résolution, nous avons pu analyser un grand nombre de divisions mitochondriales », explique Manley.

À partir de ces observations, ils ont pu à la fois quantifier la position de la fission avec une grande précision, et également détecter des signes de dysfonctionnement dans de petites events de l'organite à l'aide de biocapteurs fluorescents. Un pH bas dans une mitochondrie est un signe que la pompe à protons nécessaire à la fabrication de l'ATP, énergie pour la cellule, ne fonctionne plus de manière optimale. Les concentrations de calcium ont fourni des informations sur les buildings des mitochondries.

Ils ont observé deux styles de division mitochondriale : la zone médiane et périphérique. Ils ont découvert que la division de la zone médiane des mitochondries possède tous les mécanismes moléculaires classiques de la fission. En revanche, la division périphérique est associée à un pressure et à un dysfonctionnement mitochondriaux, et la mitochondrie fille plus petite est ensuite dégradée.

Ensuite, les biophysiciens ont voulu savoir s'ils pouvaient observer le même comportement dans les cellules cardiaques de souris. En collaboration avec le laboratoire de Thierry Pedrazzini (CHUV), ils ont découvert que les cellules du muscle cardiaque de souris (cardiomyocytes) peuvent réguler indépendamment ces deux styles de fissions, auto elles utilisent des protéines et des mécanismes différents.

Lorsque les scientifiques ont stimulé les cardiomyocytes à se contracter fortement avec les produits pharmaceutiques, ils ont constaté que les taux de division périphérique augmentaient. En d'autres termes, lorsque les cardiomyocytes étaient sur-stimulés ou stressés, les mitochondries produisaient d'énormes quantités d'énergie pour que les cellules cardiaques battent rapidement. Un sous-produit de cette manufacturing d'énergie sont les radicaux libres, alias les espèces réactives de l'oxygène, connus pour entraîner un dysfonctionnement au sein de la cellule, y compris un dysfonctionnement des mitochondries. Les divisions périphériques augmentent donc pour se débarrasser des mitochondries endommagées par le stress.

Lorsque les scientifiques ont stimulé la prolifération des cardiomyocytes, ils ont en effet remarqué davantage de divisions dans la zone médiane.

«Le comportement de la fission mitochondriale que nous avons observé en laboratoire est très probablement pertinent pour toutes les cellules de mammifères», déclare Kleele.

Pour Manley, cette régulation de la fission mitochondriale est des maladies humaines importantes, telles que la neurodégénérescence et le dysfonctionnement cardiovasculaire, qui sont toutes deux associées à une fission mitochondriale hyperactive. «Les approches thérapeutiques sont rares, auto le ciblage world de la fission mitochondriale a de nombreux effets secondaires. En identifiant des protéines qui sont spécifiquement impliquées dans la biogenèse ou la dégradation, nous pouvons maintenant fournir des cibles additionally précises pour les approches pharmacologiques», conclut Manley.