La mitochondrie est un organite dont les fonctions dépassent largement le rôle bioénergétique. De ce fait, il apparaît de plus en plus clairement qu'un grand nombre de pathologies sont liées à un dysfonctionnement mitochondrial. Au cours de ces dernières années l'existence d'une communication moléculaire rétrograde entre la mitochondrie non fonctionnelle et le noyau a été mise en évidence dans les cellules eucaryotes de mammifères. Les voies de signalisation moléculaire menant à l'expression différentielle de gènes nucléaires en réponse à un dysfonctionnement mitochondrial sont néanmoins encore peu connues. Dans ce domaine, l'utilisation de lignées cellulaire totalement (r0) ou partiellement (r-) déplétées en ADN mitochondrial (ADNmt) s'est révélée essentielle dans l'étude de la réponse cellulaire induite par un dysfonctionnement mitochondrial. L'objectif de ce travail était de mieux comprendre les mécanismes moléculaires impliqués dans la réponse cellulaire à un dysfonctionnement mitochondrial 1) en recherchant comment les cellules déplétées en ADNmt maintiennent un potentiel de membrane mitochondrial en étudiant les mécanismes impliqués dans le maintien de la biogenèse mitochondriale et 3) en caractérisant la sensibilité des cellules déplétées en ADNmt à l'apoptose. Au cours de la première partie de ce travail, nous avons mis en évidence le rôle de la protéine mtCLIC dans le maintien du Dym des cellules déplétées en ADNmt. Nous avons ainsi démontré que le gène codant cette protéine est surexprimé dans les cellules présentant un dysfonctionnement mitochondrial, et que l'activité de canal à chlore pouvait rendre compte du maintien du Dym dans ces cellules. Dans la deuxième partie de ce travail, nous avons caractérisé et comparé les populations mitochondriales des cellules parentales et déplétées en ADNmt (143B r0, ostéosarcome humain). L'activité de certains facteurs de transcription décrits pour jouer un rôle dans le processus de biogenèse mitochondriale a été recherchée ainsi que le niveau d'expression de certaines protéines marqueurs de la biogenèse mitochondriale. Le rôle de la voie calcium-CaMKIV-CREB dans le maintien de la biogenèse mitochondriale des cellules r0 a ainsi pu être mis en évidence. Nous avons également mis en évidence une diminution de l'activité d'importation de protéines chimériques matricielles dans les mitochondries des cellules déplétées en ADNmt. Cette diminution peut s'expliquer par la réduction du Dym et de la charge en ATP dans ces cellules mais n'est pas généralisable à l'ensemble des protéines mitochondriales. En effet, l'importation du cytochrome c est augmentée et celle de la sous-unité ß de la F1-ATPase est inchangée dans des cellules 143B r0. La dernière partie de ce travail a été consacrée à la caractérisation et à la comparaison de la réponse des cellules 143B et 143B r0 à un stimulus pro-apoptotique. Après avoir clairement établi que les cellules r0 présentent une sensibilité accrue à la staurosporine, nous avons recherché les mécanismes moléculaires pouvant expliquer cette réponse différentielle. Nous proposons que la sensibilité accrue des cellules r0 peut s'expliquer par la sous-expression constitutive des protéines anti-apoptotiques Bcl-2 et Bcl-XL. De plus, nous montrons également que les mécanismes impliqués pourraient faire intervenir la cathepsine B, libérée du lysosome par un mécanisme non encore élucidé. Nous montrons également que l'activation spécifique de l'autophagie dans les cellules 143B r0 en réponse à la staurosporine pourrait également contribuer à la plus grande sensibilité à l'apoptose des cellules présentant un dysfonctionnement mitochondrial. Les résultats obtenus au cours de ce travail ont permis d'identifier certains mécanismes d'adaptation mis en place dans des cellules de mammifères soumises à un stress énergétique chronique, et donc de mieux comprendre les implications d'un dysfonctionnement mitochondrial, une situation associée à ou responsable de nombreuses pathologies mitochondriales.
Etude du dysfonctionnement mitochondrial dans le maintien de la biogenèse mitochondriale et la réponse à l'apoptose induite
Mercy, L. (Auteur). 17 mars 2008
Student thesis: Doc types › Docteur en Sciences