Les mitochondries sont les «usines d'énergie» du corps et leur fonction appropriée est essentielle à la vie. À l'intérieur des mitochondries, un ensemble de complexes appelés système de phosphorylation oxydative (OXPHOS) agit comme une chaîne d'assemblage biochimique, transformant l'oxygène et les nutriments en énergie utilisable.
Maintenant, l'étude, dirigée par le groupe Genoxphos du Centre national espagnol de recherche cardiovasculaire (CNIC) et du centre de réseautage de recherche biomédicale dans le domaine de la fragilité et du vieillissement en bonne santé (Ciberfes), et réalisé par le Dr José Antonio Enríquez, a révélé comment ce système a évolué au cours des millions d'années le premier Vertebrate aux humains modernes. « Comprendre cette évolution aide à expliquer pourquoi certaines mutations génétiques provoquent des maladies rares mais graves qui affectent le système Oxphos », a déclaré José Luis Cabrera, le principal auteur de l'étude.
Publié dans Génomique cellulairel'étude décrit les stratégies évolutives moléculaires du système Oxphos, le principal site de l'intégration métabolique et énergétique dans la cellule. Il montre également comment ces informations peuvent être utilisées pour identifier les mutations qui provoquent une maladie.
Travaillant en collaboration avec Fátima Sánchez-Cabo, chef du groupe Biomedecine Systems CNIC, les chercheurs ont analysé l'interaction entre les deux types d'ADN qui codent pour les protéines Oxphos: l'ADN nucléaire (héréditaire des deux parents) et l'ADN mitochondrial (hérité uniquement de la mère).
Le système Oxphos, explique José Antonio Enríquez-Head de la génétique fonctionnelle CNIC du groupe de phosphorylation oxydative (GenoxPhos) Céprises cinq grandes complexes protéiques: quatre qui transportent des électrons et un, appelé ATP synthase, qui produit de l'ATP, le «combustible» moléculaire de la cellule.
Ces complexes peuvent fonctionner individuellement ou en combinaison, selon les besoins énergétiques de la cellule. Ensemble, ils sont constitués de 103 protéines codées par deux génomes différents: le nucléaire et le mitochondrial. Alors que l'ADN nucléaire change lentement au fil du temps et gagne des variations par le mélange génétique pendant la reproduction, l'ADN mitochondrial évolue beaucoup plus rapidement mais ne se passe que par la ligne maternelle. «
Dr José Antonio Enríquez, Genoxphos Lab, CNIC
Le Dr Cabrera ajoute que les protéines codées par l'ADN mitochondrial forment le noyau des complexes respiratoires, « donc la fonction appropriée dépend d'une compatibilité précise entre les composants nucléaires et mitochondriaux ».
L'étude introduit également un nouvel outil innovant: Conscore, un indice prédictif qui évalue la pertinence clinique des mutations dans les 103 protéines Oxphos. « Le conscore est basé sur la divergence évolutive de ces protéines à travers les vertébrés, y compris les primates et autres mammifères et complète les données génétiques de la population humaine », explique Enríquez.
Les auteurs affirment que Conscore fournit un nouveau cadre pour interpréter des mutations potentiellement pathogènes, ouvrant la porte à un diagnostic et à un traitement améliorés des maladies mitochondriales.
En fin de compte, les chercheurs concluent que cette étude fait non seulement progresser notre compréhension de l'évolution des cellules humaines, mais nous rapproche également de nouvelles solutions pour les patients atteints de maladies génétiques rares.
