Les mitochondries et la division cellulaire.

Biologie cellulaire
alice
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Les mitochondries et la division cellulaire.

Messagepar alice » 04 sept. 2008, 17:58

Bonjour,

Lorsqu'une cellule se divise, elle divise son matériel génétique préalablement dupliqué, et les organites du cytoplasme se répartissent dans les deux cellules filles...
Pour que la cellule conserve son lot d'organites, de mitochondries par exemple, celles-ci doivent à leur tour se diviser...

Ma question porte sur le déterminisme de cette division, est-ce lié à une proportion du volume occupée dans le cytoplasme, est-ce directement en relation avec les besoins énergétiques, ou autre ?

Et l'ADN mitochondrial se duplique-t-il, se divise-t-il aussi, lors de cette division ?

Merci!

-YB-
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Re: Les mitochondries et la division cellulaire.

Messagepar -YB- » 07 sept. 2008, 14:06

Encore une bonne question...

La mitochondrie est un organite qui nous réserve encore de nombreuses surprises... et à propos duquel la plupart des illustrations classiquement proposées sont peu appropriées. Regardez par exemple la morphologie réelle des crêtes mitochondriales (obtenue d'après tomographie électronique) en visionnant le film qui est complètement à droite; cet aspect est connu depuis les années 2000... De même, cantonner la morphologie mitochondriale à un "organite régulier bactéroïde" (interprétation largement suggérée par la fameuse photo de l'école de Palade) relève de la fiction : il suffit de regarder quelques microscopies électroniques pour s'en persuader... :mrgreen:

Il est en fait difficile de parler du nombre de mitochondries dans une cellule. Le chondriome (l'ensemble des mitochondries d'une cellule) est très dynamique : fissions et fusions mitochondriales sont fréquentes dans la plupart des cellules. Cette vidéo par exemple montre la variété de la morphologie et le dynamisme (déplacements et fusion) des mitochondries. De plus en plus d'auteurs considèrent le chondriome comme un compartiment cellulaire unique, une sorte de réseau mitochondrial constamment remodelé par ces fusions/fissons. Les mécanismes moléculaires de ces phénomènes sont plus ou moins connus, et l'étude des mutation nulles des gènes impliquées montre qu'ils semblent jouer un rôle essentiel dans de nombreux processus, en particulier au cours du développement (voir cette revue accessible en ligne). Pour la fusion interviennent des GTPases de la membrane externe mitochondriale (mitofusines chez les mammifères) ; des GTPase proches des dynamines (Dynamin-Related protein ou drp chez les mammifères) sont impliquées dans la fission.

Pour en revenir à la question, si les mécanismes commencent à être élucidés, le déterminisme n'est toujours pas clair.

D'un point de vue morphologique, on constate une variation de la morphologie du réseau mitochondrial au cours du cycle : il a été récemment démontré qu'il se fragmente au cours de la mitose, cette fragmentation étant corrélée à une phosphorylation accrue des drp par le complexe cdk1/ cyclineB. Après mitose et répartition aléatoire des fragments, le réseau se reforme. (au passage, ce papier contient de belles photos de mitochondries au cours du cycle ; les auteurs donnent également quelques références concernant le Golgi en début de discussion, pour ceux qui voudraient creuser le phénomène soncernant d'autres organites...). Finalement, le mystère de la multiplication des mitochondrie est en fait un problème de croissance... et les approches sont compliquées par le fait que l'immense majorité des protéines mitochondriales, nécessaires à l'augmentation de taille du chondriome, proviennent de la traduction de gènes nucléaires. Il doit donc y avoir une coordination de l'expression des deux génomes (nucléaire / mitochondrial)...
Pour rester dans mon domaine de compétence, la réponse physiologique musculaire à l'exercice peut se traduire par une "biogenèse mitochondriale" (en fait, une augmentation du volume mitochondrial et une réorientation métabolique). Plusieurs types de signaux (lié aux variations du taux de Calcium, aux variation de turn-over de l'ATP, à une mécanotransduction via les intégrines membranaires) ont été impliqués (voir cette revue de 2001, et les voies de transduction commencent à être connues (voir cette revue de 2006 du même auteur pour un schéma récapitulatif plus récent).

Reste le problème du génome et de sa répartition... Il est démontré depuis très longtemps qu'il n'y a pas de lien direct entre cycle cellulaire et réplication de l'ADN mitochondrial (voir Bogenhagen 1977. Mouse L cell mitochondrial DNA molecules are selected randomly for replication throughout the cell cycle. Cell 11:719-727, pour une démonstration magistrale ; ou voir Kai 2006 Rapid and random turnover of mitochondrial DNA in rat hepatocytes of primary culture. Mitochondrion 6 : 299, pour un exemple récent de multiplication de mtDNA dans des cellules quiescentes. Malheureusement, ces deux papiers sont inaccessibles en ligne. Les résumés sont facilement trouvables dans PubMed). La question de la répartition des molécules d'ADN mitochondrial au cours de la fission reste posée.
Pire encore, s'il a été bien démontré que l'ensemble des matrices mitochondriales représentent bien un pool protéique unique dans une cellule grâce aux fusions et aux fissions, il semble que les génomes mitochondriaux ne suivent pas cette règle : en cas d'hétéroplasmie (coexistence de génomes mitochondriaux différents dans une cellule), il semble qu'on ait des difficultés à mettre en évidence des recombinaisons, ce qui suggère une vie indépendante des ADN mitochondriaux. Il faudrait poser la question à un généticien.

Il reste du travail pour les futurs chercheurs... ;)


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