Des scientifiques découvrent le mécanisme de compétition entre les génomes mitochondriaux coexistant

Des scientifiques découvrent le mécanisme de compétition entre les génomes mitochondriaux coexistant

Des scientifiques du CNIC découvrent le mécanisme de compétition entre les génomes mitochondriaux coexistants

Gauche: cellules témoins avec uniquement le variant d’ADNmt C57. Centre: cellules hétéroplasmiques, contenant des variants d’ADNmt C57 et NZB dans le cytoplasme. À droite: Cellules hétéroplasmiques traitées avec un activateur de P-ERK, qui rétablit la distribution et la quantité normales de mitochondries. Crédit: CNIC

Des recherches au Centro Nacional de Investigadores Cardiovasculares (CNIC) ont identifié le mécanisme de compétition entre des génomes mitochondriaux distincts coexistant dans la même cellule. L’étude, publiée aujourd’hui dans Progrès scientifiques, examine pourquoi la présence simultanée de plus d’un variant d’ADN mitochondrial (ADNmt) dans une cellule est rejetée dans la plupart des cellules, qui sélectionnent un seul variant d’ADNmt dont l’identité dépend du tissu.


L’étude a été coordonnée par le Dr José Antonio Enríquez, chef du laboratoire de génétique fonctionnelle du système de phosphorylation oxydative au CNIC. L’ADN mitochondrial est du matériel génétique transmis exclusivement de la mère à la progéniture. L’équipe de recherche a découvert que la sélection entre les ADNmt présents dans la même cellule dépend de leur impact sur le métabolisme cellulaire et peut être influencée par des différences dans la fonction des gènes, l’action des médicaments ou des changements alimentaires. Ces facteurs déterminent ensemble la préférence pour un variant d’ADNmt particulier.

L’étude est le résultat de plus de cinq ans de recherche et de collaborations avec plusieurs laboratoires à travers l’Europe. Les résultats montrent que les cellules peuvent détecter la présence de mitochondries avec des génomes d’ADNmt distincts et sélectionner le variant le plus adapté aux besoins métaboliques du type de cellule spécifique. Cela explique comment le variant d’ADNmt sélectionné peut différer entre les types de cellules.

« L’étude établit que la sélection d’un variant d’ADNmt dépend du type de cellule et non du tissu, comme on le pensait précédemment », a expliqué le Dr Ana Victoria Lechuga-Vieco, première auteur de l’étude. « La préférence d’une cellule pour un variant mitochondrial spécifique dépend du programme métabolique de la cellule et de plusieurs gènes nucléaires qui ont des effets subtils sur le métabolisme et le contrôle de la qualité mitochondriale. Nous avons montré que ce mécanisme est un processus de sélection fonctionnelle. »

Les mitochondries sont des organites présentes dans le cytoplasme de la plupart des cellules eucaryotes. Les mitochondries fournissent l’essentiel de l’énergie disponible dans la cellule en générant de l’ATP (adénosine triphosphate) – la principale source d’énergie des organismes vivants – dans la chaîne respiratoire. Les mitochondries ont leur propre ADN, qui ne représente que 0,2% de l’information génétique chez l’homme et code 37 gènes.

« La coexistence de plus d’un variant d’ADNmt dans la même cellule est plus courante que prévu chez l’homme et peut être le résultat de nouveaux traitements pour les maladies mitochondriales et de nouvelles technologies médicales impliquant un don mitochondrial. Cette situation est techniquement définie comme une hétéroplasmie. Comprendre les implications de l’hétéroplasmie est d’une importance vitale pour évaluer la sécurité des procédures qui la provoquent », a expliqué le Dr Enríquez.

Le Dr Ana Latorre-Pellicer, co-auteur de l’article et actuellement chercheuse à l’Université de Saragosse, affirme que la nouvelle étude « fournit la première description de la présence de plusieurs génomes mitochondriaux au niveau cellulaire, ainsi que la définition du mécanisme de compétition entre des génomes mitochondriaux distincts au sein d’une même cellule. « 

La recherche a été menée en utilisant des souris avec des génomes mitochondriaux distincts coexistant dans des cellules individuelles. Ce système modèle a permis à l’équipe de déterminer comment les cellules sélectionnent un variant mitochondrial pour éviter la présence de plus d’un type d’ADNmt et d’étudier la complexité de la communication entre les noyaux cellulaires et les mitochondries.

De plus, ajoutent les chercheurs, l’étude a identifié des cibles moléculaires pour le développement d’outils de contrôle de la sélection de l’ADNmt et du métabolisme cellulaire afin de prévenir la génération accidentelle d’hétéroplasmie grâce à de nouvelles procédures médicales. Ces nouvelles technologies comprennent la transplantation de mitochondries saines pour prévenir les maladies mitochondriales, l’injection de mitochondries dans les ovocytes pour augmenter la fertilité et le transfert proposé de mitochondries dans les thérapies cellulaires pour traiter diverses maladies, notamment les maladies cardiovasculaires, pulmonaires et neurologiques.


Des scientifiques découvrent un nouveau mécanisme de transfert de matériel génétique maternel


Plus d’information:
« L’identité cellulaire et le contexte génétique nucléo-mitochondrial modulent les performances d’OXPHOS et déterminent la dynamique de l’hétéroplasmie somatique » Progrès scientifiques (2020). avances.sciencemag.org/lookup… .1126 / sciadv.aba5345

Fourni par Centro Nacional de Investigaciones Cardiovasculares Carlos III (FSP)

Citation: Des scientifiques découvrent le mécanisme de compétition entre les génomes mitochondriaux coexistants (29 juillet 2020) récupéré le 29 juillet 2020 sur https://phys.org/news/2020-07-scientists-mechanism-competition-mitochondrial-genomes.html

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