Une mitochondrie est un organite intracellulaire des eucaryotes, dont la taille est de l'ordre du micromètre, Le mot mitochondrie dérive du grec

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1 LA MITOCHONDRIE

2 Généralités

3 Une mitochondrie est un organite intracellulaire des eucaryotes, dont la taille est de l'ordre du micromètre, Le mot mitochondrie dérive du grec mitos, «filament», et chondros, «graine» en raison de l'aspect de cet organite au microscope optique (et électronique). Elles jouent un rôle primordial dans la vie et la mort cellulaire.

4 les mitochondries ont besoin d oxygène pour fonctionner. les mitochondries utilisent à peu près 98% de l oxygène que nous respirons. Sans mitochondrie, l oxygène ne serait d aucune utilité ainsi que les poumons et le système circulatoire Les cellules humaines contiennent en moyenne 1500 mitochondries. plus nombreuses dans les cellules dont l'activité métabolique est intense (muscle ou foie par exemple)

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7 Mobiles, elles se déplacent dans le cytoplasme en fonction des besoins de la cellule. Dotées de leur propre noyau d'adn, elles se multiplient ou s'auto-suppriment. Elles sont aussi capables de fusionner entre elles L'ensemble des mitochondries d'une cellule constitue ce que l'on appelle : chondriome.

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10 Historique

11 En 1850, les chercheurs découvrent à l'intérieur des cellules de petites granules. Associant les mots grecs "mitos" (fil) et chondros (grain), ils appellent ces organites, les mitochondries Il faut attendre la fin du XIXème siècle pour qu'elles soient parfaitement identifiées Les recherches ont repris sur ce sujet depuis L'implication des mitochondries dans les maladies dégénératives est connue seulement depuis 1988

12 Origine?

13 Une mitochondrie ne peut provenir que de la croissance et de la division d'une autre mitochondrie déjà existante. Avant la division cellulaire, la mitochondrie double sa masse puis se scinde en deux en 1963 lorsqu on a mis en évidence la présence d un ADN mitochondrial (ADNmt) différent de l ADN nucléaire une proposition a été formulée sur l origine des mitochondries!!

14 Selon cette hypothèse une archéobactérie (hôte) et une protobactérie (symbionte) auraient fusionné il y a quelques milliards d années pour donner naissance à un eucaryote primitif qui au cours de l évolution auraient donné les eucaryotes actuels.!!

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18 Structure

19 Les mitochondries ont une dimension de 1-2 à 10 μm de long et de 0,5 à 1 μm de diamètre il est donc possible de les voir en microscopie optique. Sur cellules fixées, on distingue 3 aspects différents : 1. sous forme de granules 2. sous forme de filaments ou bacilles 3. en chapelets de granules

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21 Répartition globale : - H2O à 65% - Protéines à 20% - Lipides à 10% - Nucléotides à 1% - Cations - Vitamines A et C

22 délimitées par 2 membranes : externe (relativement plane et lisse) et interne (fortement plissée). Entre les deux, l'espace intermembranaire (ou chambre externe) de 6 à 8 nm d'épaisseur l'espace matriciel (ou chambre interne) renfermant la matrice

23 1) La membrane externe : 1. protéines (60%): dont quelques enzymes et des transporteurs de protéines 2. de lipides (40%) : essentiellement des phospholipides et du cholestérol.

24 La membrane ext est perméable grâce à la présence d une protéine transmembranaire nommée: porine: :Elle forme un canal non spécifique qui laisse passer les molécules de petite taille (< à 10kDa) telles que des anions, des cations, différents métabolites (acides gras, pyruvate ) et des nucléotides il en résulte que la composition de l espace intermembranaire est comparable à celui du cytosol

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26 2) La membrane interne: a) Morphologie: formée de replis, souvent nommés crêtes dirigés vers l intérieur de la mitochondrie Le nombre de crêtes varie selon l activité mitochondriale Sous des formes très variées ( sacculaire, tubulaire, et triangulaire) La base d'une crête est souvent constituée par une structure tubulaire étroite appelée tube de jonction de crête

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30 établit une communication entre l'espace intérieur de la crête et l espace intermembranaire. La surface de la membrane interne représente entre 5 à 10 fois celle de la membrane externe. Les membranes interne et externe peuvent occasionnellement être en contact pour former un pore de perméabilité transitoire (PTP= Permeability Transition Pore).

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33 B) CONSTITUTION La membrane interne est constituée de: 70 à 80% de protéines, dont: les complexes protéiques de la chaîne respiratoire et des transporteurs La membrane interne a la propriété d être imperméable à toutes les molécules polaires (ATP ADP, Pi), aux anions (pyruvate) et aux cations(ca ++, H + K + ) Des protéines de transport, type antiport et symport, assurent le passage des molécules à travers la membrane interne.

34 le pyruvate: par le transporteur de type symport : H + /pyruvate translocase l ADP entrant et l ATP sortant sont transportés par l ANT (adenine nucleotide translocase) de type antiport. Tous les métabolites du cycle de Krebs utilisent des protéines de transport spécifiques Le calcium utilise un transporteur de type uniport

35 - 20 à 30% de lipides: Dont 1) la phosphatidyléthanolamine 2) la cardiolipine 3) très peu de cholestérol (< 3%)

36 3) La chambre interne (espace matriciel): Fluide dense contenant: des polynucléotides (ADN (plusieurs copies) et ARN) des nucléotides phosphates (ADP, ATP) petits ribosomes qu'on appelle mitoribosomes des réserves sous formes de granules (les phosphates calciques) de très nombreuses protéines: dont une centaine d'enzymes et coenzymes: enzymes d'oxydation, enzymes intervenant dans les phénomènes de réplication, de transcription, et de traduction du matériel génétique

37 le coenzyme A, des ions Mg++ et Ca++ (20 à 50% du calcium cellulaire est stocké dans les mitochondries)

38 4) La chambre externe (espace intermembranaire) des enzymes de type kinases: Créatine kinase : ATP+créatine ADP + créatine phosphate (PCr) Myokinase : ATP+ AMP ADP+ADP Cytidine diphosphate kinase : CDP+ATP CTP+ADP Le cytochrome C

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40 Biogénèse des mitochondries

41 1) DIVISION MITOCHONDRIALE Elle peut se diviser toute les 2h in vitro de deux manières différentes : - par segmentation : étranglement d'une région de la mitochondrie aboutissant à la fusion des membranes internes - par partition : allongement d'une crête mitochondriale qui va diviser la mitochondrie en 2 pour donner deux mitochondries filles

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43 2) ADN MITOCHONDRIAL L'ADN mitochondrial est formé de 2 brin circulaires d'environ 17kilobases 5 à 10% des protéines mitochondriales sont synthétisées à partir de cet ADN mitochondrial.

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45 Fonctions et activités

46 LES MITOCHONDRIES ONT UN RÔLE CENTRAL DANS LA VIE DE LA CELLULE le métabolisme cellulaire : métabolisme oxydatif, cétogenèse, uréogenèse l homéostasie calcique (Ca ++) l homéostasie du fer (Fe ++) la synthèse des stéroïdes testostérone oestradiol, cortisol, aldostérone la synthèse d hème la thermogenèse l apoptose (mort cellulaire programmée) Fertilité masculine et féminine

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48 A) SYNTHÈSE D'ATP par phosphorylation de l'adp Une cellule de mammifère contient en moyenne un milliard de molécules d'atp dégrade et remplace complètement son pool d'atp en 1 ou 2 minutes 10 millions de molécules d'atp sont utilisées chaque seconde et par cellule

49 3 étapes importantes se déroulent dans cet organite : 1. formation d acétyl CoA à partir de la dégradation des glucides et des lipides 2. intégration de l acétyl CoA dans le cycle de Krebs 3. couplage du cycle de Krebs à la chaîne respiratoire et synthèse d ATP

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51 Au cours de ces 3 étapes, via le cycle de Krebs (donc en condition d'aérobiose), la mitochondrie permet, à partir d'une molécule de glucose, la production de 36 ou 38 molécules d'atp

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53 L'ATP SYNTHÉTASE un complexe protéique (l'atp Synthétase) capable de jouer le rôle de perméase spécifique vis à vis des protons H+

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55 A CHAQUE TOUR DE CYCLE, L OXYDATION D UN ACÉTYL COA LIBÈRE: 3 NADH. 1 FADH2. 2 CO2. 1 GTP.

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60 Espace intermembranaire Membrane interne Complexe IV Matrice

61 Le complexe FO F1ATP synthétase utilise le gradient électrique pour synthétiser des molécules d ATP via la phosphorylation oxydative.

62 PATHOLOGIE LIÉES AU MITOCHONDRIES Les cytopathies M regroupent une grande variété de pathologie dont le dénominateur commun est : DEFICIT DE LA CHAINE RESPIRATOIRE MITOCHONDRIALE. La grande fréquence des cytopathies M est due à l intervention de multiples enzymes et plusieurs centaine de gène.

63 CYTOPATHIES M DUES À UN RÉARRANGEMENT DE L ADNMT Syndrome Anomalie mitochondriale Phénotype clinique Syndrome de Kearns-Sayre Délétion, sporadique. Ptosis, ophtalmoplégie, myopathie pigmentaire, trouble de la conduction cardiaque. Syndrome de Pearson Délétion sporadique. Anémie sidéroblastique avec vasculisation des précurseurs, neutropénie, insuffisance pancréatique externe. Atrophie optique de Leber (LHON) Syndrome de MELAS Syndrome de MERRF Syndrome de NARP (Neurogenic ataxia-retinitis pigmentosa) Mutation, transmission maternelle. Mutation, transmission maternelle. Mutation, transmission maternelle. Mutation, transmission maternelle. Autour de 25 ans, perte brutale de la vision évoluant vers une atrophie optique Début dans l adolescence, migraines récurrentes, vomissements, faiblesse musculaire, pseudo accidents vasculaires cérébraux, acidose. Encéphalomyopathie avec myoclonies, ataxie, surdité et faiblesse musculaire. Faiblesse musculaire neurogène, ataxie, rétinites pigmentaire et neuropathie sensorielle, convulsion, encéphalopathie.

64 MERCI