L’approvisionnement en énergie est un élément vital de la vie économique. Et l’interaction complexe entre la société et l’économie est compromise chaque fois que des services essentiels ou des secteurs industriels clés risquent de tomber en panne en raison de problèmes d’approvisionnement énergétique. En termes simples : une boulangerie qui ne reçoit pas assez de gaz pour alimenter ses fours ne pourra pas cuire de pain. Et ce genre de dépendance se retrouve aussi dans le corps humain.
En termes de physiologie humaine, le rôle des fournisseurs d’énergie industriels est joué par les mitochondries, c’est pourquoi elles sont souvent qualifiées de « centrales électriques » qui animent nos cellules. Dans les mitochondries, des processus biochimiques complexes se produisent qui convertissent l’énergie contenue dans les glucides que nous consommons en l’importante molécule de stockage d’énergie ATP (adénosine triphosphate). L’ATP est essentiellement le « carburant » qui alimente tous les processus dans les cellules vivantes. Si la production d’ATP est inhibée pour une raison quelconque, il peut y avoir de graves conséquences pour le corps humain, notamment des maladies graves et la mort.
Les régions des mitochondries où se produit la synthèse d’ATP sont connues sous le nom de crêtes, qui sont des saillies repliées sur la membrane mitochondriale interne. «Les crêtes abritent des machines moléculaires qui agissent comme des turbines et utilisent le flux contrôlé d’ions hydrogène pour piloter la synthèse d’ATP», a expliqué Martin van de Laan, professeur de biochimie médicale à l’université de la Sarre. «Cet élégant mécanisme ne peut fonctionner que si la structure fine interne des mitochondries et la formation des crêtes sont maintenues en permanence», a ajouté le professeur van der Laan. En collaboration avec son équipe et avec des collègues du Max Delbrück Center for Molecular Medicine à Berlin, van der Laan a pu mieux comprendre la structure moléculaire d’un vaste et complexe assemblage de protéines ressemblant à un échafaudage qui joue un rôle important dans le contrôle de l’architecture des crêtes. . Leurs résultats viennent d’être publiés dans la revue de renommée internationale Avancées scientifiques.
Ce dispositif moléculaire, connu sous le nom de Site de contact mitochondrial et système d’organisation des Cristae (MICOS), fonctionne effectivement comme la porte d’entrée des compartiments des crêtes. Les sous-unités protéiques MICOS Mic60 et Mic19 ont toutes deux des capacités de mise en forme de la membrane et, ensemble, elles fonctionnent comme un «portier», permettant uniquement à des molécules sélectionnées d’entrer ou de sortir de l’intérieur des crêtes. L’équipe de recherche a maintenant montré comment les composants MICOS Mic60 et Mic19 forment des faisceaux filamenteux qui peuvent s’assembler pour former une structure moléculaire voûtée qui couvre l’entrée des crêtes.
Cet assemblage en forme de dôme est élastiquement attaché aux membranes mitochondriales. La conception et l’architecture de MICOS nous fournissent des informations importantes sur la façon dont MICOS peut agir comme une passerelle flexible mais contrôlable vers les crêtes et ainsi réguler le métabolisme énergétique mitochondrial.
Martin van de Laan, professeur de biochimie médicale, Université de la Sarre
Cette percée a été possible grâce à l’étroite collaboration entre les deux groupes de recherche participants qui ont pu combiner avec succès les données de l’élucidation structurale de fragments de MICOS purifiés et cristallisés avec les résultats d’analyses fonctionnelles ciblées de variants de MICOS génétiquement modifiés dans des cellules vivantes.
Ces nouveaux résultats révolutionnaires ont ouvert la voie à de nouvelles recherches interdisciplinaires sur ce sujet passionnant. Les études de suivi examineront et analyseront la structure en forme de voûte qui a maintenant été identifiée afin de déterminer son importance pour la structure et la fonction des crêtes et pour le métabolisme énergétique mitochondrial. En ce qui concerne l’avenir, van der Laan a ajouté: « Nous espérons que nos travaux conduiront à d’autres développements importants, qui à leur tour amélioreront notre compréhension des troubles résultant d’un dysfonctionnement mitochondrial. »
