Alarme dans la centrale de production d’énergie de la cellule

30. septembre 2010
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Les mitochondries sont beaucoup plus que des producteurs d’énergie de la cellule. Elles sont aussi le système d’alarme de la réponse immunitaire. Les possibilités thérapeutiques augmentent avec les connaissances acquises sur leur rôle en cas d’inflammation systémique.

C’est en fait l’exemple type d’une fusion d’entreprises réussie qui se cache dans chaque cellule d’eucaryote. Tout commence avec un tâtonnement prudent, alors qu’une protéobactérie s’installe dans une cellule contenant un noyau. Celle-ci garde à son tour les composants utiles pour prendre l’énergie de l’hôte et s’acquitte du reste. L’intrus devient une organite d’êtres vivants plus développés, la mitochondrie.

Les particules pliées de manière épaisse vers l’intérieur de la cellule ont encore une vie particulière. Un propre ADN (mtADN) par exemple. Les mitochondries sont plus que des centrales de production d’énergie. Ce sont aussi des salles d’armes qui mettent leur arsenal à disposition en cas de menace externe. Grâce à leur aide, la cellule démarre son programme de suicide quand il n’y a plus d’autre issue. Elles jouent un rôle important en cas d’inflammation et sont alors toujours à l’origine de maladies quand la cellule perd le contrôle de ses subordonnés.

Le mtADN libéré veille à l’alarme cellulaire

Un article dans Nature au printemps de cette année explique comment les mitochondries influencent de manière décisive le déroulement d’une inflammation; une septicémie par exemple. Carl Hauser et son équipe de Boston montrèrent que les patients avec un traumatisme libèrent de l’ADN de mitochondries. D’autres composants typiques de ces organites énergie comme par exemple les peptides avec un reste formyle terminal ont également un effet sur le système immunitaire congénital en tant que « DAMP – Danger-Associated-Molecular-Pattern », comme une sirène d’alarme pour le corps. La garde constituée se compose de granulocytes neutrophiles qui expédient d’autres médiateurs de l’inflammation. La collagénase qui permet au système immunitaire l’accès dans les tissus périphériques en fait partie par exemple.

Quand les chercheurs injectèrent de l’ADN mitochondrial en intraveineuse à des rats, des dommages aux poumons apparurent peu de temps après, tout comme ils apparaissent de temps à autre en cas d’infection. De grandes quantités de neutrophiles se trouvent dans les œdèmes. Les cytokines pro-inflammatoires comme IL-6 ou TNF-alfa provenaient de ces cellules.
Le médecin voit de temps à autre dans l’invasion de microorganismes une inflammation systématique appelée SIRS (= Systemic inflammatory Response Syndrome) dans le jargon professionnel. Les symptômes ressemblent très fortement à ceux de la septicémie, les rapports étaient cependant incompris jusqu’à il y a peu de temps. La ressemblance des antigènes mitochondriaux avec les antigènes bactériens pourrait être une clef d’explication. Les neutrophiles possèdent des récepteurs TLR-9 dans lesquels conviennent aussi bien des ADN mitochondriaux que des ADN bactériens. La même chose vaut pour des récepteurs de la famille FPR du système immunitaire congénital. Le reste d’acide formique est aussi typique au niveau des peptides pour des bactéries.

Les chaînes de signaux pour la mort programmée de la cellule, l’apoptose, convergent chez les mitochondries. Bcl-2 est l’un des éléments de pilotage les plus importants connus jusqu’à présent de l’apoptose; il inhibe les processus biochimiques aux membranes mitochondriales.

Les cellules cancéreuses désamorcent leur propre salle d’armes

Toujours plus de chercheurs sur le cancer s’intéressent à de telles activités. Si on arrivait à conduire les cellules cancéreuses à temps vers l’apoptose, on aurait un moyen éprouvé pour lutter contre la multiplication incontrôlée des cellules. On sait ainsi entretemps que les cellules-souches sont pauvres en espèces réactives de l’oxygène (ROS). Celles-ci apparaissent plus ou moins automatiquement lors de la production d’énergie oxydative mais sont toxiques pour les cellules. Il est possible que la cellule cancéreuse se protège de sa propre destruction en éteignant son système d’alarme et en réduisant les transports de matières dangereuses. Selon l’avis des experts, c’est cependant là que l’on pourrait obtenir une lutte efficace contre la tumeur.

Le propre code génétique protège des radicaux

La cellule se protège contre les dangers des substances toxiques dans le centre de production d’énergie avec un code génétique mitochondrial qui lui est propre. Certains triplets de bases codent là pour d’autres acides aminés que dans le noyau de la cellule. Des chercheurs de l’université de Mayence trouvèrent les raisons de ces différences il y a 2 ans. La méthionine intervient plus souvent dans les protéines des mitochondries que nulle part ailleurs. Les peptides transformés sont ainsi insensibles aux attaques des ROS. « C’est notamment particulièrement important dans les mitochondries parce que des radicaux libres apparaissent presque toujours quand il y a un gros volume d’oxygène », dit le Directeur du groupe de travail de Mayence, Bernd Moosmann.

Des défauts dans la fonction mitochondriale provoquent environ 150 des maladies jusqu’à présent connues. Les plus importantes sont par exemple la neuropathie optique héréditaire de Leber, souvent combinée à des troubles du rythme cardiaque, le syndrome de Kearns-Sayre, une paralysie des paupières. Les chercheurs mettent aussi les maladies de Parkinson, d’Alzheimer et l’épilepsie en relation avec les mitochondries.

Objectifs dans le combat contre les parasites et les inflammations systémiques

Des résultats comme ceux du groupe de travail de Boston renvoient les protéines et l’ADN des mitochondries toujours plus dans le giron de la médecine. Dans la même édition de Nature que Hauser, l’oncologue américain réputé Bert Vogelstein publiait des résultats selon lesquels un mélange très hétérogène d’ADN mitochondrial avec des mutations diverses existe dans les mitochondries des cellules saines et celui-ci se distingue selon les tissus.

Des parasites humains eucaryontiques peuvent se différencier dans une grande mesure des mtADN humains. Les composants modifiés de la chaîne respiratoire des parasites sont ainsi un but potentiel pour de nouveaux produits chimiothérapeutiques. Encore plus examinés à la loupe : les organelles cellulaires pour leur rôle dans les inflammations systémiques en cas de septicémie ou de traumatisme. La forte mortalité de cette maladie laisse encore beaucoup de place aux thérapies innovantes.

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