La science progresse plus rapidement lorsque tout le monde peut y participer. C’est pourquoi MitoCanada s’engage à donner à sa communauté les moyens d’acquérir des connaissances. En traduisant la recherche mitochondriale de pointe en résumés clairs et faciles à comprendre, nous visons à nourrir la curiosité, à renforcer la compréhension et à renforcer la confiance dans la science, source d’espoir et de progrès.
Résumé laïque : Réduire au silence l’expression des gènes mitochondriaux dans les cellules vivantes
Auteurs :
Sur quoi porte cette recherche ?
Les mitochondries sont souvent appelées les « centrales électriques » de nos cellules, car elles produisent l’énergie qui permet à tous les tissus et organes de fonctionner. Pour ce faire, les mitochondries s’appuient sur de minuscules instructions écrites dans leurs propres gènes, distincts de l’ADN génomique du noyau de la cellule. Ces gènes mitochondriaux codent pour un petit nombre de protéines essentielles qui aident la cellule à transformer l’oxygène et les nutriments en énergie utilisable.
Depuis des années, les scientifiques veulent étudier ce qui se passe lorsque des gènes mitochondriaux spécifiques sont désactivés, mais il est pratiquement impossible de le faire à l’intérieur de cellules vivantes. Les outils traditionnels d’édition de gènes, comme CRISPR, ne fonctionnent pas facilement dans les mitochondries. Il est donc difficile de comprendre comment les gènes mitochondriaux interagissent avec le reste de la cellule et ce qui se passe lorsqu’ils cessent de fonctionner correctement.
Dans cette étude, dirigée par le Dr Luis D. Cruz-Zaragoza, Peter Rehling et leurs collègues, les chercheurs ont mis au point un nouveau moyen de « réduire au silence » ou d’éteindre temporairement des gènes mitochondriaux individuels à l’intérieur de cellules vivantes, ce qui donne aux chercheurs un nouvel outil puissant pour étudier la fonction mitochondriale en temps réel.
Pourquoi est-ce important ?
Comprendre comment les mitochondries régulent leurs propres gènes est essentiel pour comprendre de nombreuses maladies humaines. Les problèmes d’expression des gènes mitochondriaux, c’est-à-dire le processus par lequel les gènes produisent les protéines vitales pour la production d’énergie, sont associés à des maladies graves qui peuvent affecter le cerveau, les muscles, le cœur et d’autres organes.
Jusqu’à présent, les chercheurs ne pouvaient étudier les gènes mitochondriaux que de manière indirecte, souvent en utilisant des mitochondries isolées ou des modèles qui ne reflétaient pas entièrement le fonctionnement réel des cellules. Cette nouvelle méthode permet aux chercheurs d’étudier le processus dans les cellules vivantes, offrant ainsi une vision plus précise de la manière dont les mitochondries communiquent avec le reste de la cellule et réagissent lorsque les choses tournent mal.
Comment ont-ils étudié cette question ?
Les chercheurs ont conçu de petites molécules sur mesure appelées chimères peptide-morpholino. Une chimère fait référence à des entités dont les composants proviennent de deux ou plusieurs sources différentes. Par exemple, dans la recherche, les scientifiques créent des chimères cellulaires et moléculaires.
Dans cette étude, chaque chimère combine deux éléments : une « étiquette de livraison » qui l’aide à pénétrer dans les mitochondries et un « bloqueur de message » génétique qui s’attache à un morceau spécifique d’ARN mitochondrial, la molécule qui transmet les instructions génétiques de l’ADN pour la fabrication des protéines.
Lorsque ces chimères ont été introduites dans des cellules humaines cultivées en laboratoire, elles ont réussi à se rendre dans les mitochondries et à s’attacher à leurs ARN cibles. Cela a empêché le gène sélectionné de produire sa protéine, réduisant ainsi ce gène au silence. Les chercheurs ont ensuite pu observer la réaction de la cellule au fil du temps.
Ils ont testé l’outil sur plusieurs gènes mitochondriaux qui font partie du système de phosphorylation oxydative (OXPHOS), la machinerie responsable de la production d’énergie. En désactivant ces gènes un par un, ils ont suivi la manière dont chaque changement affectait le métabolisme de la cellule, la production de protéines et la communication entre les mitochondries et le noyau.
Qu’ont-ils trouvé ?
Le nouvel outil a fonctionné de manière fiable et spécifique. Il a pu réduire au silence les gènes mitochondriaux ciblés en l’espace de quelques heures, et l’effet a duré plusieurs jours. Lorsque certains gènes ont été désactivés, les chercheurs ont observé des changements évidents dans la capacité des mitochondries à produire de l’énergie. Il est important de noter que l’outil n’a affecté que les gènes ciblés et n’a pas interféré avec d’autres parties de la cellule.
Lorsque l’équipe a réduit au silence les gènes responsables des complexes de production d’énergie (appelés complexes I, III, IV et V), elle a observé une diminution de l’activité de ces complexes, ce qui confirme que la réduction au silence était exacte. Ils ont également découvert que lorsqu’un gène mitochondrial cessait de fonctionner, il déclenchait des réponses spécifiques dans le noyau, ce qui montre à quel point ces deux systèmes génétiques sont étroitement liés.
Au fil du temps, ils ont pu observer comment les mitochondries s’adaptaient à la perte de certaines protéines et ont même identifié de nouvelles protéines auxiliaires susceptibles de contribuer à l’assemblage et au maintien des complexes énergétiques.
Qu’est-ce que cela signifie pour la recherche sur les maladies mitochondriales ?
Cette étude ne présente pas de thérapie ou de traitement, mais elle offre un aperçu de la situation. Un nouvel outil de recherche puissant. En rendant possible la mise sous silence de gènes mitochondriaux spécifiques dans des cellules vivantes, les scientifiques peuvent désormais étudier comment les mutations ou les défauts de ces gènes conduisent à la maladie.
Cela pourrait améliorer la façon dont les chercheurs modélisent les maladies mitochondriales en laboratoire, les aider à étudier la façon dont les cellules réagissent au stress mitochondrial et identifier de nouveaux acteurs moléculaires impliqués dans la production d’énergie. Au fil du temps, ces connaissances pourraient influencer les stratégies futures visant à comprendre et, à terme, à traiter les dysfonctionnements mitochondriaux.
La recherche en termes simples
Les chercheurs ont trouvé un moyen de désactiver temporairement des gènes mitochondriaux uniques à l’intérieur de cellules vivantes. Ils peuvent ainsi voir ce qui se passe lorsque des gènes spécifiques cessent de fonctionner, ce qui permet de découvrir comment chacun d’entre eux contribue à la production d’énergie cellulaire. C’est un peu comme si l’on pouvait débrancher un fil d’un système électrique complexe pour voir exactement ce que ce fil contrôle.
Pourquoi cela est-il important pour la MitoCommunity ?
Pour les personnes et les familles touchées par une maladie mitochondriale, ce type de recherche jette les bases des progrès futurs. En améliorant les outils utilisés pour étudier les mitochondries, les chercheurs peuvent faire des découvertes plus rapides et plus précises sur le fonctionnement et les défaillances de ces minuscules producteurs d’énergie.
Bien que cette recherche ne débouche pas directement sur un traitement, elle rend la science plus précise, et c’est cette précision qui permet de faire avancer le domaine. Chaque étape qui aide les chercheurs à comprendre le « comment » et le « pourquoi » de la fonction mitochondriale nous rapproche de meilleurs diagnostics, de modèles de maladies améliorés et, un jour, de thérapies ciblées
Remerciements
Cette recherche a été menée par Luis D. Cruz-Zaragoza (Université de Sherbrooke) et Peter Rehling (Centre médical universitaire de Göttingen) en collaboration avec les groupes de recherche de Michael Lidschreiber (Institut Max Planck pour les sciences multidisciplinaires, MPI-MS), Stefan Jakobs (MPI-MS et Institut Fraunhofer pour la médecine translationnelle et la pharmacologie) et Bettina Warscheid (Université de Würzburg). Ensemble, leurs travaux représentent un effort de collaboration majeur visant à élargir les outils scientifiques disponibles pour étudier la fonction des gènes mitochondriaux dans les cellules vivantes.
Ce MitoInsights a été revu et approuvé par un ou plusieurs membres de cette publication.
Consultez la publication originale ou téléchargez notre article pour les non-initiés dès aujourd’hui :
Vous avez une question sur cet article ? Si c’est le cas, nous aimerions vous entendre. Envoyez-nous un courriel !
