La mitochondrie fonctionne-t-elle à 50 degrés Celsisus ?

Une étude suggère que nos mitochondries, les usines à énergie de nos cellules, fonctionnent à 50 degrés Celsisus tandis que notre corps reste stable à 37,5 degrés Celsisus. Toutefois, l’hypothèse est radicale et les précautions habituelles s’imposent face à ces découvertes.


A gauche : Une mitochondrie de cellules humains illuminée par une sonde sensible à la température. 4 cellules humaines, chacune avec son noyau et ses nombreux mitochondries filamenteuses (jaune-rouge). A droite : La mitochondrie comme un radiateur. Un zoom sur l'un des filaments révèle des membranes parallèles juxtaposées qui pourrait chauffer l'intérieur de la mitochondrie. Crédit : image de gauche : Malgorzata Rak, image de droite : Terrence G. Frey
A gauche : Une mitochondrie de cellules humains illuminée par une sonde sensible à la température. 4 cellules humaines, chacune avec son noyau et ses nombreux mitochondries filamenteuses (jaune-rouge). A droite : La mitochondrie comme un radiateur. Un zoom sur l'un des filaments révèle des membranes parallèles juxtaposées qui pourrait chauffer l'intérieur de la mitochondrie. Crédit : image de gauche : Malgorzata Rak, image de droite : Terrence G. Frey

Notre reste stable à 37,5 °C. L’hypothèse prédominante a toujours été que la plupart de nos processus physiologiques se déroulent à cette température. La chaleur nécessaire pour maintenir cette température face à un environnement plus froid est générée par de minuscules structures sous-cellulaires appelées mitochondries.

Le rôle essentiel de la

Mais une nouvelle étude publiée dans la revue PLOS Biology par l’INSERM et le CNRS de l’hôpital Robert Debré à Paris sous la direction du Dr Pierre Rustin (et de leurs collaborateurs internationaux de Finlande, Corée du Sud, Liban et Allemagne) montre que les mitochondries peuvent fonctionner 10 degrés Celsisus de plus que la température globale du corps et qu’elles optimisés pour cette température proche des 50 degrés Celsisus. Et étant donné que cette hypothèse est extraordinaire, PLOS Biology a demandé un article d’avertissement par le professeur Nick Lane de l’University College qui est un expert en évolutionniste.

Pour assurer une température interne stable, le corps humain utilise la chaleur produite par la dernière étape de la consommation alimentaire. Cette étape est la combustion des nutriments dans des structures connues sous le nom de mitochondries qui se trouvent par dizaines ou centaines dans chaque cellule. Les mitochondries forment un réseau complexe au sein de la cellule et leurs contenus sont isolés du reste de la cellule par deux membranes. Un nombre considérable de réactions chimiques catalysées biologiquement se produisent à l’intérieur. 40 % de l’énergie libérée est captée sous la forme d’un composé chimique, l’ATP, qui est utilisée pour diriger les fonctions du corps telles que les rythmes cardiaques, l’activité cérébrale ou la contraction musculaire. Et les 60 % restants sont dissipés sous forme de chaleur.

Les résultats des auteurs semblent montrer que, en maintenant notre corps à une température constante de 37,5 degrés Celsisus, les mitochondries fonctionnent comme des radiateurs thermostatiques dans une pièce mal isolée en fonctionnant à une température beaucoup plus élevée que leur environnement.

Une sonde chimique sensible à la température

Ces travaux ont été rendus possibles par l’utilisation d’une sonde chimique dont la fluorescence est particulièrement sensible à la température. Quand ce thermomètre moléculaire (Mito Thermo Yellow) a été introduit dans le coeur des mitochondries, ils ont pu démontrer une température stabilisée d’environ 50 degrés Celsisus. Plus précisément, la fluorescence de la sonde suggère que la température des mitochondries dans des cellules vivantes et intactes, placées dans un milieu de culture maintenu à 38 degrés Celsisus, est supérieure de plus de 10 degrés Celsisus tant que les mitochondries sont fonctionnelles. Cette température est réduite quand les mitochondries sont inactivées par divers moyens. Les chercheurs ont également montré que plusieurs enzymes mitochondriales humaines ont développé une température optimale proche de 50 degrés Celsisus ce qui aide à soutenir leur interprétation des données du thermomètre moléculaire.

Attention à l’interprétation des résultats

Nick Lane, qui n’a pas participé à l’étude, mais qui a aidé la revue à évaluer le papier, estime les résultats potentiellement excitants, mais il prévient qu’on doit mener des travaux supplémentaires. Dans son introduction, il a déclaré : C’est une affirmation radicale et si c’est vrai, comment se fait-il que nous ne l’ayons pas déjà découvert ?

Lane pose des questions sur la sonde Mito Thermo Yellow, sur la plausibilité des gradients de température extrêmes vis-à-vis de l’interprétation des auteurs et sur la signification du concept même de température à de telles échelles microscopiques. Nous devons en savoir davantage sur le comportement spécifique de Mito Thermo Yellow et son emplacement exact dans la mitochondrie avant de pouvoir tirer des conclusions définitives sur la température. En attendant, je doute qu’on doive prendre à la lettre la différence de température de 10 degrés Celsisus, mais on doit quand même le prendre en compte.

Les auteurs reconnaissent que ces hautes températures, au coeur du micro-espace à l’intérieur des mitochondries, sont inattendues, mais ils soulignent que cette révélation devrait conduire à une réévaluation de notre vision de la fonction des mitochondries et de leur rôle dans les cellules. Une grande partie de nos connaissances sur les mitochondries, l’activité de leurs enzymes, la perméabilité de leurs membranes, les conséquences des défauts génétiques qui altèrent leur activité, l’effet des toxines ou des médicaments, ont été établies à 37,5 degrés Celsisus.

La chaleur est tombée en désuétude en biologie. On ignore si ces hypothèses sont vraies ou non, mais on doit de nouveau étudier la distribution et la génération de chaleur des mitochondries à l’intérieur des cellules. Ces chercheurs ramènent ce sujet important au centre de l’attention malgré leurs hypothèses radicales selon Lane.

Source : PLOS Biology (http://dx.doi.org/10.1371/journal.pbio.2003992)

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Jacqueline Charpentier

Ayant fait une formation en chimie, il est normal que je me sois retrouvée dans une entreprise d'emballage. Désormais, je publie sur des médias, des blogs et des magazines pour vulgariser l'actualité scientifique et celle de la santé.

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