Mireille LAFORGE Complexes Supramoléculaires et Mitochondrie INSERM U955, Hôpital Henri Mondor (Créteil) Colloque MeetOchondrie 2009
Mitochondrie. ADN d origine maternelle. 13 protéines sont codées par le génome mitochondriale. assure la respiration oxydative et la production d éd énergie (ATP). un senseur d apoptose
Structure de la Mitochondrie Bicouche lipidique ME (60% de protéines et 40% de lipides) MI (surtout des protéines hydrophobes et des Cardiolipines)
Complexes Supramoléculaires mitochondriaux 1) Supercomplexe de la chaîne respiratoire : complexes I- II- III-IV- ATP-synthase. 2) Supercomplexe de l import mitochondriale :TIM-TOM. 3) Supercomplexe du pore de transition : Hexokinase, VDAC, ANT, Créatine Kinase, Cyclophyline D, membres de la famille Bcl-2. 4) Autres Supercomplexes.
Les différents complexes de la chaîne respiratoire Espace intermembranaire Matrice La chaîne respiratoire est un ensemble de plusieurs complexes protéiques insérée à la membrane interne assure la production d ATPd
Modèles du Supercomplexe de la CR Modèle Fluide Modèle Solide Acin-Pérez,, R. et al. Mol Cell 2008
Mise en évidence du Supercomplexe de la CR BN-PAGE des complexes de la CR SDS-PAGE des complexes de la CR et des potentiels supercomplexes DDM : n-dodécyl-β β D-maltoside DIG : Digitonine TX-100: Triton X-100 Acin-Pérez,, R. et al. Mol Cell 2008
Mise en évidence de la présence du Cyt c et des Coenzymes Q au sein du Supercomplexe de la CR Cyt c dans les Supercomplexes SC 1 3 4 5 6 anti NDUFB6 (CI) anti Core2 (CIII) anti COI (CIV) anti FP(CII) anti Cyt c anti Prohibitin Coenzymes 9 et 10 dans les Supercomplexes Acin-Pérez,, R. et al. Mol Cell 2008
Modèle actif du Supercomplexe de la CR Acin-Pérez,, R. et al. Mol Cell 2008
OPA-1 et Supercomplexes
Rôle de la protéine OPA-1 dans la stabilisation de la structure mitochondriale Membrane interne Membrane externe OPA1 OPA1 structure les cristae (Olichon et al. 2003; Griparic et al. 2004) Crêtes OPA1 Matrice OPA1 et libération du Cyt. c (Arnoult,, D. JBC, 2005; Scorrano,, L. Cell, 2006; De Strooper,, B. Cell, 2006; Estaquier, J. CDD, 2007)
Supercomplexe OPA1-AIF-Complexe II et III A 34kD 90kD No-Ab 1346 InsC 2819-2A-C 1705+1G-T 2708 del Control IP anti OPA-1 NDUFA9 complexe I FP complexe II 55kD Core II complexe III 55kD Sub I complexe IV 55kD AIF 90kD OPA-1 90kD OPA-1 input B IP anti AIF 90kD OPA-1 34kD NDUFA9 complexe I 90kD FP complexe II 55kD Core II complexe III 55kD Sub I complexe IV 55kD AIF 55kD AIF input Zanna, C. et al. Brain, 2008;131:352-367
Complexe d import TOM Complexe d importation de la membrane externe TIM Complexe d importation de la membrane interne Endo, T. et al. J Cell Sci 2003;116:3259-3267
Mise en évidence du Supercomplexe Tim -Tom Chacinska,, A. et al. Embo.. J. 2003
Coopération fonctionnelle entre les complexes Tim -Tom. TOM22: stabilisation du supercomplexe. TOM40: protéine de pore. Tim50: formation du Supercomplexe. Tim23: importation des protéines et formation du complexe Tim-Tom Endo, T. et al. J Cell Sci 2003
Rôle des Cardiolipines dans la formation et le maintien des Supercomplexes Greenberg, M. J Cell Biol.. 2009
Le complexe VDAC-ANT : pore de transition Modèle d arrangement d possible entre le complexe Hexokinase - VDAC - ANT Vyssokikh,, M. Acta Bioch Pol Review
Facteurs environementaux et stabilisation des Supercomplexes
Déstabilisation du complexe VDAC-ANT Nutriment AKT GSK3β VDAC P-VDAC Hexokinase Hexokinase Chiara,, F. Plos one 2008 Survie Mort
Signaux de mort Anti-apoptotiques (Bcl-2, Bcl-xl) Pro-apoptotiques Bax, Bak, Puma, Bim Death Cytochrome C Smac/Diablo, HtrA2 Mitochondria
Le complexe VDAC-Bcl-xl : équilibre entre la survie et l apoptose Modèle hétérotrimérique Modèle hétérodimérique L inhibition ou la perturbation de l interaction l entre VDAC-Bcl-xl mène à l interaction l des autres membres de la familles Bcl-2, comme Bax ou Bim ce qui peut conduire à l apoptose l de la cellule. Malia, T. Biochestry, 2007, 46(2): 514-525
Effets secondaires de drogues anti-virales et impact sur la fragmentation mitochondriale
Effets secondaires des drogues anti-rétrovirales NRTIs: Neuropathy Cardiac and skeletal muscle myopathy Pancreatitis Bone marrow suppression (ultrastucture changes in mitochondria) «Fat redistribution syndrome» Lipodystrophy Lactic Acidosis, fatal outcome of extreme mitochondrial toxicity
Hypothèse d un d dysfonctionnement Mitochondrial Déplétion en énérgie mitochondriale stress oxidatif Mutations du mtdna (Lewis, Lab Invest 2001, review)
Inhibiteurs de Protéases du VIH et atteinte mitochondriale None IDV 15,2% 41,2% ddi SQV 17,3% 35,8% DiOC 6
La fragmentation mitochondriale survient avant la libération du Cyt c Smac Cyto C Smac Cyto C Medium Drogue
La fragmentation mitochondriale apparaît avant la libération du Cyt c Act D Drogue Time (hrs) OPA-1 WT DKO 0 4 8 22 0 4 8 22 Time (hrs) OPA-1 WT DKO 0 4 8 22 0 4 8 22 HSP60 HSP60 Cyt C HSP60 OPA-1 -/- HM fractions Cytosolic fractions OPA-1 -/- OPA-1 +/+ Wt OPA-1 -/- OPA-1 -/- OPA-1 +/+ Wt Drogue - + + + - + + + Cyt C Tubuline
La fragmentation mitochondriale survient après la libération du Cyt c Arnoult, D. JBC, 2005; Scorrano, L. Cell, 2006; De Strooper, B. Cell, 2006; Estaquier, J. CDD, 2007
Conclusions. L importance de Supercomplexes réside dans les rapprochements et les intéractions qui peuvent générer et qui se montrent utile pour la biogenèse, la morphogenèse, la dynamique de la mitochondrie et de la susceptibilité à l apoptose (types cellulaires, stimuli, environnement lipide/protéine ou autres)
Remerciements Jerôme Estaquier Mireille Laforge Shahul Mouhamad Ricardo Sylvestre Julie Garibal Unité INSERM 955 (Créteil) Collaborateurs: Thomas Landes Pascal Belenguer UMR 5241, Université de Toulouse, UPS Luca Scorrano Dulbeco-Telethon Institute, Venetian Institute of Molecular Medecine, Italy Douglas Green St. Jude Children s Research Hospital, USA