Contrôle de la qualité de l’ADN des mitochondries
Souvent décrites comme la centrale électrique des cellules eucaryotes, les mitochondries génèrent l’énergie nécessaire à alimenter les cellules. Pour créer cette énergie, les mitochondries exploitent leur propre génome, appelé ADNmt, dont chaque cellule contient plusieurs copies. «Ce génome joue un rôle essentiel dans le processus de production d’énergie, et le maintien de son intégrité est absolument nécessaire à la santé des cellules et des organismes», explique Christof Osman(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre), professeur à l’Université Ludwig Maximilian de Munich(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre). «Des problèmes surviennent, notamment le développement de maladies, lorsque l’ADNmt n’est pas maintenu ou que son intégrité est compromise.» Les scientifiques pensent que ces copies jouent un rôle clé dans le maintien de la santé cellulaire, mais la manière dont le nombre de copies de l’ADNmt est régulé est encore mal comprise. Christof Osmans a cherché à le découvrir avec le soutien du projet IlluMitoDNA, financé par l’UE. «Le projet s’est penché sur la manière dont les cellules déterminent le nombre de copies de l’ADNmt et comment ces copies sont distribuées dans le réseau mitochondrial», ajoute Christof Osman.
Le rôle des gènes dans la régulation du nombre de copies de l’ADNmt
Le projet a mis au point un nouveau système dans la levure Saccharomyces cerevisiae qui, pour la première fois, permet un suivi peu invasif de l’ADNmt dans les cellules vivantes par microscopie à fluorescence à haute vitesse. «Nous combinons cette approche d’imagerie des cellules vivantes avec la microscopie à super-résolution, des techniques de séquençage de nouvelle génération et des approches biochimiques pour obtenir des informations sans précédent sur les principes cellulaires et les mécanismes moléculaires qui régissent la distribution et l’hérédité de l’ADNmt et le maintien de son intégrité», explique Christof Osman. Grâce à cette approche, les chercheurs ont pu identifier plusieurs nouveaux gènes nécessaires au maintien d’un nombre normal de copies d’ADNmt des cellules. Les chercheurs du projet se sont concentrés sur deux de ces gènes, cherchant à comprendre leur rôle dans la régulation du nombre de copies de l’ADNmt. Le projet, qui a reçu le soutien du Conseil européen de la recherche(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre), a découvert que les cellules de levure peuvent distinguer l’ADNmt intact de l’ADNmt mutant. «Ce processus implique un pli dans la membrane interne d’une mitochondrie qui limite la diffusion des sous-unités codées par l’ADNmt et crée ainsi un lien entre la copie de l’ADNmt et ses produits protéiques», ajoute Christof Osman.
Des implications pour la santé humaine
Selon Christof Osman, ces études ont jeté un nouvel éclairage sur la manière dont le nombre de copies de l’ADNmt est régulé dans les cellules. «Bien que notre travail ait été réalisé sur des cellules de levure, nos résultats jettent les bases d’une meilleure compréhension de la régulation du nombre de copies de l’ADNmt et du contrôle de la qualité chez l’homme, ce qui, à terme, pourrait permettre de mieux comprendre les maladies résultant d’un dysfonctionnement de ces processus», conclut Christof Osman. Bien que le projet IlluMitoDNA ait pris fin, l’équipe de recherche poursuit ses travaux. Ils étudient actuellement comment les gènes identifiés dans le cadre du projet déterminent la régulation du nombre de copies de l’ADNmt au niveau mécanique. Ils entendent également explorer le fonctionnement du contrôle de la qualité de l’ADNmt au niveau mécanique.
Mots‑clés
IlluMitoDNA, génome, cellules, mitochondries, ADN, santé, ADNmt, maladie, gènes, microscopie
