Une présence inattendue dans le cerveau
Les mitochondries sont connues pour produire de l’énergie au sein d’une cellule. Mais ce n’est pas leur seule fonction. « Elles peuvent faire 15 à 20 choses différentes pour modifier le comportement de la cellule », explique Picard. L’un de ces processus consiste à envoyer leur propre ADN au noyau des cellules, explique-t-il, qui est ensuite intégré au génome nucléaire. Les chercheurs ont observé ce processus, appelé numtogénèse, dans les cellules cancéreuses et les cellules reproductrices humaines. Mais il n’avait jamais été observé dans le tissu cérébral humain auparavant.
L'équipe de Picard a donc utilisé des tissus post-mortem (du sang et des cellules cérébrales) de 1 187 personnes âgées. Les chercheurs ont quantifié le nombre d'insertions d'ADN mitochondrial dans les tissus de différentes zones du cerveau, notamment le cortex préfrontal dorsolatéral (DLPFC) et le cervelet. Le DLPFC est impliqué dans la prise de décision et la fonction exécutive, tandis que le cervelet contrôle les mouvements et la coordination.
À la grande surprise de l'équipe, les échantillons cérébraux regorgeaient d'insertions mitochondriales. En moyenne, les cellules du DLPFC présentaient environ 15 fois plus d'insertions que les cellules sanguines et cinq fois plus que les cellules cérébelleuses. La raison pour laquelle ces différences pourraient être importantes est que le DLPFC est affecté dans de nombreuses maladies liées à l'âge et neurodégénératives, alors que le cervelet est généralement épargné, explique Picard.
L'équipe a découvert que de grandes quantités d'insertions dans le DLPFC étaient associées à une mort précoce, avec deux insertions supplémentaires observées par décennie de vie perdue. Cela suggère que la numtogénèse pourrait être liée à la durée de vie.
Les insertions mitochondriales et notre santé
À partir de cellules cutanées prélevées sur des patients vivants, l’équipe a cherché à étudier l’influence du vieillissement cellulaire sur le nombre d’insertions mitochondriales. En moyenne, les cellules accumulaient une insertion mitochondriale tous les 13 jours dans des boîtes de Pétri.
Les insertions mitochondriales ont augmenté encore plus sous l'effet de facteurs de stress tels que des mutations génétiques ou des traitements médicamenteux. Les médicaments dexaméthasone, qui induit un dysfonctionnement mitochondrial, et oligomycine, qui inhibe une enzyme mitochondriale, ont légèrement augmenté le taux de numtogénèse. Les cellules cutanées des patients déficients pour le gène SURF1qui est associée à une maladie mitochondriale grave appelée syndrome de Leigh (SN: 14/12/16), les insertions accumulées sont presque cinq fois plus rapides que celles des cellules témoins.
Pour Picard, cela suggère que la numtogénèse pourrait être une façon par laquelle le dysfonctionnement mitochondrial conduit à la pathologie et contribue à des conditions qui conduisent à une mort prématurée, comme le syndrome de Leigh.
Dans l'ensemble, l'étude apporte la preuve que la numtogénèse peut se produire dans des organes comme le cerveau, et peut même se produire davantage dans certaines zones ou tissus du corps que dans d'autres, explique Anabelle Decottignies, biologiste moléculaire à l'Université de Louvain en Belgique qui n'a pas participé aux travaux. Mais les conséquences potentielles de ces insertions sur la santé ne sont pas encore claires. « Ce que nous ne savons toujours pas, c'est si [the insertions] « Cela fait mal d’une manière ou d’une autre aux tissus », explique Decottignies.
Miria Ricchetti, biologiste moléculaire à l'Institut Pasteur de Paris qui n'a pas participé à l'étude, affirme qu'il sera nécessaire d'étudier où dans le génome nucléaire l'ADN mitochondrial s'infiltre pour comprendre comment il pourrait affecter la cellule.
Les études futures doivent également déterminer comment ces insertions mitochondriales pourraient conduire à la maladie, dit Picard. Si cela est établi, il voit les insertions comme un moyen potentiel de mesurer la santé. « Mon intuition pour le moment est que plus on est en bonne santé, moins on a de maladies. [insertions] « Tu vas accumuler », dit-il.