Les mitochondries régulent leur propre production d'énergie via le pH

Dans chaque cellule, des enzymes situées dans les mitochondries coopèrent pour produire de l'énergie via le cycle de l'acide citrique (cycle TCA). Deux de ces enzymes, la malate déshydrogénase (MDH1) et la citrate synthase (CIT1), peuvent former un complexe temporaire appelé métabolon. Au sein de ce complexe, une enzyme transfère directement son produit à l'enzyme suivante, ce qui rend le cycle plus efficace.

Un complexe qui se forme et se dissout selon l'activité cellulaire

Les chercheurs, qui ont travaillé sur des cellules de levure et publié leurs résultats dans eLife, ont montré que ce complexe MDH1-CIT1 est dynamique. Lorsque les cellules passent de la respiration aérobie (consommation d'oxygène) à un état moins actif, le complexe se dissout. Il se reforme à la reprise de la respiration. L'inhibition pharmacologique du cycle TCA a suffi à désagréger le complexe. À l'inverse, bloquer la chaîne de transport des électrons -- le système qui achemine les électrons pour produire de l'énergie -- renforçait l'interaction entre les deux enzymes.

Ce qui maintient le complexe ou le dissocie est lié à l'acidité et à l'état d'oxydation de la matrice mitochondriale, c'est-à-dire l'espace intérieur de la mitochondrie. Une variation de pH même faible, dans la plage physiologique de 6,0 à 7,0, modifie l'intensité de la liaison entre les deux enzymes. Les concentrations de métabolites intermédiaires tels que le malate, le fumarate et le citrate jouent également un rôle.

Un lien possible avec le vieillissement

Le dysfonctionnement mitochondrial est l'une des caractéristiques les plus constamment décrites du vieillissement cellulaire. Avec l'âge, la chaîne de transport des électrons se dégrade et la régulation du pH dans les mitochondries se modifie. Cette étude ne démontre pas que la dynamique du complexe MDH1-CIT1 intervient dans ce processus. Le mécanisme mis en évidence ouvre néanmoins une nouvelle piste pour comprendre comment les mitochondries adaptent leur rendement à des conditions changeantes, et ce qui se dérègle au cours du vieillissement et des maladies.

Ces travaux relèvent de la recherche fondamentale menée sur des cellules de levure ; des études dans des cellules humaines seront nécessaires pour confirmer leur transposabilité.

Lire l'article original