Un saut technique dans la recherche sur les mitochondries et leurs applications
Les mitochondries sont les «centrales électriques» des cellules, elles transforment l’énergie des aliments en ressources biochimiques énergétiques. Elles sont impliquées dans le développement de certaines pathologies, comme le diabète, le cancer et les maladies neurodégénératives. Leur fonction affecte le déclin cognitif et musculaire lié à l’âge, de grandes préoccupations pour la société. Par conséquent, la mesure de la fonction mitochondriale peut servir à prédire le développement de maladies, pour des applications diagnostiques et thérapeutiques.
Un capteur d’oxygène sensible pour mesurer la fonction mitochondriale
Le projet NextGen-O2k, financé par l’UE, a développé une technologie exclusive qui mesure la consommation d’oxygène des mitochondries, des tissus et des cellules vivantes. Cette technologie a été développée par l’entreprise Oroboros Instruments et a évolué au fil des années pour étudier le rôle de la respiration cellulaire dans la santé et la maladie, et mesurer la photosynthèse dans les algues. «NextGen-O2k offre la capacité de caractériser le profil métabolique des organites transformateurs d’énergie, avec une sensibilité élevée et à l’aide d’un seul instrument», explique Erich Gnaiger, coordinateur du projet et directeur général d’Oroboros Instruments. Cet instrument comporte un capteur électrochimique qui mesure la concentration d’oxygène d’une chambre et utilise un logiciel spécialisé pour calculer la respiration mitochondriale ou la photosynthèse algale. Il a été produit grâce à la collaboration entre WGT Elektronik, une entreprise spécialisée en mécatronique, et HTech (Haider Technology Consulting), qui a contribué au développement du logiciel.
Avantages de NextGen-O2k
L’étude approfondie du métabolisme des mitochondries ou des chloroplastes requiert traditionnellement l’utilisation de plusieurs instruments en parallèle. Toutefois, cela représente des coûts élevés et est associé à une sensibilité et une résolution faibles, ce qui exige l’emploi d’un dispositif précis et fiable pour mesurer différents aspects de la bioénergétique cellulaire. NextGen-O2k a répondu à ce besoin en offrant le potentiel de mesurer la respiration cellulaire et d’étudier la photosynthèse chez les algues de manière précise, plus rentable et plus rapide. Pour ce faire, les partenaires ont conçu une configuration à plusieurs modules, y compris des capteurs totalement nouveaux qui ne sont pas actuellement disponibles sur le marché capables d’évaluer l’état redox de la jonction Q. En outre, l’instrument incorpore différents modules pour mesurer d’autres paramètres (potentiel de membrane, production d’ATP, pH) afin d’obtenir une empreinte bioénergétique plus complète. Les partenaires ont créé un écosystème pour intégrer et partager connaissances et technologie, composé de plus de 700 laboratoires de 49 pays. Le lancement sur le marché de la technologie NextGen-O2k est prévu pour mars 2022.
Applications de la biotechnologie NextGen-O2k
La bioénergétique, l’étude de la transformation énergétique dans les cellules, est un domaine passionnant offrant de nouvelles perspectives dans la découverte médicale. Le lien entre la fonction mitochondriale et les maladies met sans doute en avant l’importance des recherches sur les mitochondries dans les soins de santé. Toutefois, des applications supplémentaires surgissent dans la quête de sources durables de combustible et d’aliments pour contrer le changement climatique. Les algues sont des organismes fondamentaux dans la biotechnologie, susceptibles de transformer de grandes quantités d’énergie solaire en bioproduits par le biais de la photosynthèse, tout en liant le CO2, un gaz à effet de serre. La production durable de biomasse algale dépend d’une bioénergétique optimale avec des mitochondries et des chloroplastes qui contrôlent leur métabolisme énergétique et leurs taux de croissance. NextGen-O2k peut aider à étudier le métabolisme des algues et à libérer leur potentiel dans la bioéconomie, impulsant la transition vers une économie plus écologique avec un impact positif sur la société.
Une culture de la durabilité
NextGen-O2k intègre les concepts de «reproductibilité» et «durabilité» à de faibles coûts de fonctionnement. La revue gratuite-sur abonnement Bioenergetics Communications (BEC) a lancé dans le cadre de ce projet son concept de «Living Communications» («Communications vivantes») afin de résoudre le conflit entre le partage rapide de nouvelles méthodes et résultats, la prévention efficace d’un nombre de publications en augmentation exponentielle et le contrôle de la qualité pour garantir la reproductibilité et la durabilité.
Mots‑clés
NextGen-O2k, mitochondries, algues, bioénergétique, biotechnologie, capteur d’oxygène, bioéconomie
