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Les mitochondries – les « batteries » qui alimentent nos cellules – jouent un rôle inattendu dans des maladies courantes telles que le diabète de type 2 et la sclérose en plaques, conclut une étude menée par l’université de Cambridge auprès de plus de 350 000 personnes.

L’ADN des mitochondries

Cette étude a révélé que des variantes génétiques dans l’ADN des mitochondries pourraient augmenter le risque de développer ces maladies, tout en influençant des caractéristiques telles que la taille et la durée de vie.
La quasi-totalité de l’ADN qui constitue le génome humain – le « plan » du corps – est contenue dans le noyau de nos cellules. Entre autres fonctions, l’ADN nucléaire code pour les caractéristiques qui font de nous des individus ainsi que pour les protéines qui effectuent la plupart des tâches dans notre corps.
Nos cellules contiennent également des mitochondries, souvent appelées « batteries », qui fournissent l’énergie nécessaire à leur fonctionnement. Pour ce faire, elles convertissent les aliments que nous consommons en ATP, une molécule capable de libérer de l’énergie très rapidement. Chacune de ces mitochondries est codée par une infime quantité d’ADN mitochondrial. L’ADN mitochondrial ne représente que 0,1 % du génome humain global et se transmet exclusivement de la mère à l’enfant.
Si des erreurs dans l’ADN mitochondrial peuvent entraîner des maladies dites mitochondriales, qui peuvent être gravement invalidantes, il n’y avait jusqu’à présent que peu de preuves que ces variantes pouvaient influencer des maladies plus courantes. Plusieurs études à petite échelle ont laissé entrevoir cette possibilité, mais les scientifiques ont été incapables de reproduire leurs résultats.
Maintenant, une équipe de l’université de Cambridge a mis au point une nouvelle technique pour étudier l’ADN mitochondrial et sa relation avec les maladies et les caractéristiques humaines dans des échantillons prélevés sur 358 000 volontaires dans le cadre de la UK Biobank, une base de données biomédicales et une ressource de recherche à grande échelle.

Plusieurs maladies influencées par l’ADN mitochondrial

Parmi les facteurs qui se sont révélés être influencés par l’ADN mitochondrial figurent : le diabète de type 2, la sclérose en plaques, les fonctions hépatique et rénale, les paramètres de la numération sanguine, la durée de vie et la taille. Si certains effets sont plus marqués chez les patients atteints de maladies mitochondriales héréditaires rares – par exemple, les patients atteints d’une maladie grave sont souvent plus petits que la moyenne – l’effet chez les personnes en bonne santé tend à être beaucoup plus subtil, expliquant probablement une différence de taille de quelques millimètres seulement.
Le professeur Patrick Chinnery, de l’unité de biologie mitochondriale à Cambridge, a déclaré : « si l’on veut avoir une image complète des maladies courantes, il est évident qu’il faut tenir compte de l’influence de l’ADN mitochondrial. L’objectif ultime des études sur notre ADN est de comprendre les mécanismes qui sous-tendent ces maladies et de trouver de nouveaux moyens de les traiter. Nos travaux pourraient aider à identifier de nouvelles cibles potentielles pour de futurs  médicaments. »
Contrairement à l’ADN nucléaire, qui est transmis à la fois par la mère et le père, l’ADN mitochondrial est hérité exclusivement de la mère. Cela suggère que ces  deux systèmes sont hérités de manière indépendante et qu’il ne devrait donc pas y avoir d’association entre l’ADN nucléaire et l’ADN mitochondrial d’un individu – or, ce n’est pas ce que l’équipe a trouvé.
Les chercheurs ont montré que certains antécédents génétiques nucléaires sont associés de manière préférentielle à certains antécédents génétiques mitochondriaux, notamment en Écosse, au Pays de Galles et en Northumbria. Cela suggère que nos génomes nucléaires et mitochondriaux ont évolué – et continuent d’évoluer – côte à côte et interagissent les uns avec les autres.
L’une des raisons qui peuvent expliquer ce phénomène est le besoin de compatibilité. L’ATP est produit par un groupe de protéines à l’intérieur de la mitochondrie, appelé la chaîne respiratoire. Il existe plus de 100 composants de la chaîne respiratoire, dont 13 sont codés par l’ADN mitochondrial ; les autres sont codés par l’ADN nucléaire. Même si les protéines de la chaîne respiratoire sont produites par deux génomes différents, elles doivent s’imbriquer physiquement comme les pièces d’un puzzle.

Une influence subtile sur la santé d’un individu

Si l’ADN mitochondrial hérité par un enfant n’était pas compatible avec l’ADN nucléaire hérité du père, ce puzzle ne s’emboîterait pas correctement, ce qui affecterait la chaîne respiratoire et, par conséquent, la production d’énergie. Cela pourrait influencer subtilement la santé ou la physiologie d’un individu, ce qui, à terme, pourrait être désavantageux du point de vue de l’évolution. À l’inverse, les correspondances seraient encouragées par l’évolution et deviendraient donc plus courantes.
Cela pourrait avoir des conséquences sur le succès d’une thérapie par transfert de mitochondries – une nouvelle technique qui permet aux scientifiques de remplacer les mitochondries défectueuses d’une mère par celles d’un donneur, empêchant ainsi son enfant d’avoir une maladie mitochondriale potentiellement mortelle.
« Il semble que notre ADN mitochondrial corresponde à notre ADN nucléaire dans une certaine mesure – en d’autres termes, vous ne pouvez pas échanger les mitochondries avec n’importe quel donneur, tout comme vous ne pouvez pas prendre une transfusion sanguine de n’importe qui », a expliqué le professeur Chinnery. « Heureusement, cette possibilité a déjà été prise en compte dans l’approche adoptée par l’équipe de Newcastle, qui est à l’origine de cette thérapie. »
Cette recherche a été publiée dans Nature Genetics.
Source : University of Cambridge
Crédit photo : Pexels

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Les mitochondries - les 'batteries' qui alimentent nos cellules - jouent un rôle inattendu dans des maladies courantes telles que le diabète de type 2 et la sclérose en plaques, conclut une étude menée par l'université de Cambridge auprès de plus de 350 000 personnes. L'ADN des mitochondries Cette étude a...