La plupart d’entre nous se souviennent suffisamment de la biologie pour se rappeler que les mitochondries sont connues comme « la centrale électrique de la cellule ». Même ce terme audacieux peut minimiser l’importance des mitochondries et ce qui se passe lorsque les mitochondries se détériorent.
Les mitochondries dysfonctionnelles entraînent des maladies neurodégénératives, des cardiopathies congénitales, des accidents vasculaires cérébraux et, bien sûr, le cancer. Essentiellement, à la racine de chaque type de maladie humaine se trouvent des mitochondries usées ou défaillantes.
« J’étudie un processus appelé mitophagie, et la mitophagie nettoie ces mitochondries endommagées », a déclaré Alicia Pickrell, professeure adjointe à la School of Neuroscience, qui fait partie du Virginia Tech College of Science. Ce que Pickrell étudie va au-delà de cela : elle essaie de découvrir comment les molécules à l’intérieur d’une cellule communiquent entre elles. Comment une cellule sait-elle que le nettoyage de la mitophagie est en cours afin qu’elle puisse arrêter de produire de nouveaux neurones qui pourraient être compromis ? Comment sait-il que la mitophagie est terminée pour recommencer à les générer ?
Le travail de Pickrell et de son équipe pourrait conduire à des traitements ou à une médecine préventive non seulement pour une maladie chronique comme les maladies cardiaques, mais « pourrait nous donner des informations sur de nombreuses autres maladies ».
Pour cette recherche, les National Institutes of Health des États-Unis ont récemment accordé à Pickrell une subvention de 1,9 million de dollars sur cinq ans. Le financement est connu sous le nom de subvention MIRA, Maximizing Investigators’ Research Award, visant à offrir aux chercheurs plus de flexibilité pour poursuivre une découverte révolutionnaire si leurs recherches aboutissent à des résultats prometteurs et inattendus qui ne figuraient pas dans la proposition.
Plutôt qu’une subvention qui se concentre sur une hypothèse ou une idée, cette subvention se concentre sur un scientifique prometteur en début de carrière qu’un comité de [her] pense que ses pairs vont faire des percées importantes dans le domaine. Cela témoigne de la réputation de la Dre Pickrell et des contributions importantes qu’elle a déjà apportées en quelques années seulement en tant que membre indépendant du corps professoral. Nous tous à l’École des neurosciences sommes excités et fiers d’Alicia. »
Michael Fox, directeur de l’École des neurosciences
Revenons à l’analogie du cours de biologie au lycée : lorsque le noyau d’une cellule se divise, la cellule réplique son ADN pour produire deux cellules filles identiques. Les recherches de Pickrell étudient la « signalisation interorganite », où la cellule avertirait le noyau qu’il y a un problème et qu’il devrait arrêter de se diviser.
Mais que se passe-t-il si la cellule ne reçoit pas le message d’arrêter de se diviser ?
« Si je suis une cellule et que je ne reçois pas ces signaux qui disent : « Je nettoie les mitochondries endommagées », et que je continue à me diviser », a déclaré Pickrell, « maintenant je me divise et mes mauvaises mitochondries sont héritées dans ces cellules filles saines. »
Elle compare cela aux cellules individuelles d’une batterie de voiture : au début, la batterie peut continuer à fonctionner même après que quelques cellules de la batterie se détériorent, mais il y a un seuil. Avec trop de cellules défectueuses, la batterie cesse de fonctionner. Avec trop de mauvaises mitochondries qui s’accumulent dans les neurones du cerveau, une personne est susceptible de développer la maladie de Parkinson ou d’Alzheimer.
Pickrell essaie de comprendre comment le nettoyage des mauvaises mitochondries affecte la division des cellules souches, quels gènes sont impliqués et comment les mitochondries et les autres organites communiquent à l’intérieur de la cellule. Comment la cellule sait-elle que la mitophagie est en cours pour qu’elle puisse arrêter de se diviser ? Comment les organites communiquent-ils avec la cellule pour lui faire savoir que le travail de nettoyage est terminé et qu’il est sûr de recommencer à produire plus de cellules ?
Et il y a une grande complication au mystère : les mitochondries ne touchent pas le noyau, donc s’il n’y a pas de connexion physique, comment la communication est-elle envoyée ?
Pickrell et son équipe de recherche ont trouvé une molécule, une kinase, qui est un certain type de protéine, qui peut se déplacer dans la cellule pour transmettre des informations, mais Pickrell pense qu’il doit y avoir d’autres moyens.
« Nous pensons que la biologie est intelligente et que les cellules ne vont pas compter sur une seule chose pour se maintenir en vie », a-t-elle déclaré.
Initialement avec la subvention, son équipe se penche sur les cellules souches neurales, car elles se divisent fréquemment et effectuent beaucoup de mitophagie pour nettoyer les mauvaises mitochondries.
« Avec la division cellulaire, vous devez avoir beaucoup d’énergie pour le faire, il est donc important d’avoir un bon pool sain de mitochondries », a-t-elle déclaré.
