Dissertations / Theses: 'Mitochondrie'

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Jugé, Romain. "Étude de la dynamique mitochondriale dans des cellules cutanées humaines : Mise en place de modèles pour des applications en cosmétologie." Thesis, Lyon, 2016. http://www.theses.fr/2016LYSEN007.

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Abstract:

La peau est un épithélium spécialisé vital et fragile, qui évolue avec l’âge et est influencé par l’environnement, notamment les radiations solaires. Des données sont disponibles sur la réponse du réseau mitochondrial et le devenir des mitochondries endommagées en réponse à des stress chimiques et environnementaux dans plusieurs systèmes expérimentaux, mais ces processus restent peu étudiés dans les cellules cutanées. Dans ce contexte, le projet de thèse visait à analyser l’effet (i) de l’irradiation UVB sur la dynamique mitochondriale (en particulier la fragmentation des mitochondries) dans des kératinocytes primaires humains normaux, qui constituent la première ligne de défense contre les agressions externes ; (ii) d’un traitement par des poisons mitochondriaux sur les mitochondries contenues dans des kératinocytes ou des fibroblastes primaires humains normaux. Dans un premier axe de la thèse, nous avons mis au point une méthode originale (Mitoshape) basée sur l’imagerie confocale, permettant d’estimer à la fois qualitativement et quantitativement la morphologie du réseau mitochondrial dans des cellules vivantes après irradiation UVB. Grâce à cette technologie, nous avons pu montrer que les UVB induisaient une fragmentation du réseau mitochondrial dans les kératinocytes primaires, dont nous avons étudié les acteurs biochimiques. Dans un deuxième axe, nous avons montré que les poisons mitochondriaux avaient la capacité d’endommager les mitochondries dans des kératinocytes et des fibroblastes humains primaires et induisaient une autophagie générale sans toutefois exclure la présence d’une mitophagie dépendante de la voie PINK1/PARKIN. Outre son intérêt fondamental, ce travail (réalisé en collaboration avec la société de cosmétologie SILAB dans le cadre d’un partenariat industriel CIFRE) ouvre la voie à l’identification d’actifs naturels capables de préserver et/ou restaurer les paramètres fonctionnels mitochondriaux suite à des stress The skin is a specialized type of epithelium, both vital and fragile, which evolves with age and is continuously exposed to environmental stresses, such as solar radiations. While data is available about the response of the mitochondrial network and the fate of damaged mitochondria after chemical or environmental stresses in numerous experimental systems, little is known about these processes in skin cells. The aim of the present thesis was to study the impact (i) of UVB irradiation on mitochondrial dynamics (especially mitochondrial fragmentation) in normal human epidermal keratinocytes, which represent the first line of defence against environmental insults; (ii) of poisoning mitochondria of keratinocytes and normal human fibroblasts with chemical drugs. In a first axis, we developed an original method (called Mitoshape) based on confocal microscopy, to estimate qualitatively and quantitatively the morphology of the mitochondrial network within live cells following UVB irradiation. Using this technology, we demonstrated that UVB irradiation induces mitochondrial fragmentation in normal human keratinocytes, and studied the biochemical actors involved in this response. In a second axis, we showed that the use of mitochondrial poisons could damage mitochondria of keratinocytes and normal human fibroblasts and induce bulk autophagy, although it is not possible to formally rule out the involvement of a PINK1/PARKIN-dependent pathway of mitophagy. In addition to its fundamental interest, this work (performed in collaboration with the cosmetic company SILAB in the context of a CIFRE PhD fellowship from ANRT) paves the way for the screening of novel bioactive agents able to protect and restore mitochondria following stresses

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Al, Amir Dache Zahra. "Étude de la structure de l'ADN circulant d'origine mitochondriale." Thesis, Montpellier, 2019. http://www.theses.fr/2019MONTT059.

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Abstract:

Le plasma transporte des cellules sanguines avec un mélange de composés, y compris les nutriments, déchets, anticorps, et messagers chimiques... dans tout l'organisme. Des facteurs non solubles tels que l’ADN circulant et les vésicules extracellulaires ont récemment été ajoutés à la liste de ces composants et ont fait l'objet d'études approfondies en raison de leur rôle dans la communication intercellulaire. Or, l’ADN circulant (ADNcir) est composé de fragments d’ADN libres ou associés à d’autres particules, libérés par tous les types cellulaires. Cet ADN est non seulement de l'ADN génomique mais aussi de l'ADN mitochondrial extra-chromosomique. De nombreux travaux réalisés au cours des dernières années indiquent que l’analyse quantitative et qualitative de l’ADNcir représente une avancée dans les applications cliniques en tant que biomarqueur non invasif de diagnostic, de pronostic et de suivi thérapeutique. Cependant, malgré l'avenir prometteur de cet ADNcir dans les applications cliniques, notamment en oncologie, les connaissances sur ses origines, sa composition et ses fonctions qui pourraient pourtant permettre d’optimiser considérablement sa valeur diagnostique, font encore défaut. Le principal objectif de ma thèse a été d’identifier et de caractériser les propriétés structurales de l’ADN extracellulaire d’origine mitochondrial. En examinant l'intégrité de cet ADN, ainsi que la taille et la densité des structures associées, ce travail a révélé la présence de particules denses d’une taille supérieure à 0,2 µm contenant des génomes mitochondriaux complets et non fragmentés. Nous avons caractérisé ces structures notamment par microscopie électronique et cytométrie en flux et nous avons identifié des mitochondries intactes dans le milieu extracellulaire in vitro et ex-vivo (dans des échantillons de plasma d’individus sains). Une consommation d'oxygène par ces mitochondries a été détectée par la technique du Seahorse, suggérant qu'au moins une partie de ces mitochondries extracellulaires intactes pourraient être fonctionnelles. Par ailleurs, j’ai participé à d’autres travaux réalisées dans l’équipe, dont (1) une étude visant à évaluer l’influence des paramètres pré-analytiques et démographiques sur la quantification d’ADNcir d’origine nucléaire et mitochondrial sur une cohorte composée de 104 individus sains et 118 patients atteints de cancer colorectal métastatique, (2) une étude dont l’objectif était d’évaluer l’influence de l’hypoxie sur le relargage de l’ADN circulant in vitro et in vivo, et (3) une étude visant à évaluer le potentiel de l’analyse de l’ADN circulant dans le dépistage et la détection précoce du cancer. Ce manuscrit présente une synthèse récente de la littérature sur l’ADNcir, ses différents mécanismes de relargage, qui vont de pair avec la caractérisation structurelle de cet ADN, ses aspects fonctionnels et ses différentes applications en cliniques. De plus, cette thèse apporte des connaissances nouvelles sur la structure de l’ADN mitochondrial extracellulaire tout en ouvrant de nouvelles pistes de réflexion notamment sur l’impact que pourrait avoir la présence de ces structures circulantes sur la communication cellulaire, l’inflammation et des applications en clinique Plasma transports blood cells with a mixture of compounds, including nutrients, waste, antibodies, and chemical messengers...throughout the body. Non-soluble factors such as circulating DNA and extracellular vesicles have recently been added to the list of these components and have been the subject of extensive research due to their role in intercellular communication. Circulating DNA (cirDNA) is composed of cell-free and particle-associated DNA fragments, which can be released by all cell types. cirDNA is derived not only from genomic DNA but also from extrachromosomal mitochondrial DNA. Numerous studies carried out lately indicate that the quantitative and qualitative analysis of cirDNA represents a breakthrough in clinical applications as a non-invasive biomarker for diagnosis, prognosis and therapeutic follow-up. However, despite the promising future of cirDNA in clinical applications, particularly in oncology, knowledge regarding its origins, composition and functions, that could considerably optimize its diagnostic value, is still lacking.The main goal of my thesis was to identify and characterize the structural properties of extracellular DNA of mitochondrial origin. By examining the integrity of this DNA, as well as the size and density of associated structures, this work revealed the presence of dense particles larger than 0.2 µm containing whole mitochondrial genomes. We characterized these structures by electron microscopy and flow cytometry and identified intact mitochondria in the extracellular medium in vitro and ex vivo (in plasma samples from healthy individuals). Oxygen consumption by these mitochondria was detected by the Seahorse technology, suggesting that at least some of these intact extracellular mitochondria may be functional.In addition, I contributed to other studies carried out in the team, such as studies aiming at evaluating (1) the influence of pre-analytical and demographic parameters on the quantification of nuclear and mitochondrial cirDNA on a cohort of 104 healthy individuals and 118 patients with metastatic colorectal cancer, (2) the influence of hypoxia on the release of cirDNA in vitro and in vivo, and (3) the potential of cirDNA analysis in the early detection and screening of cancer.This manuscript present a recent review on cirDNA and its different mechanisms of release, which go hand in hand with the structural characterization of this DNA, its functional aspects and its clinical applications. In addition, this thesis provides new knowledge on the structure of extracellular mitochondrial DNA and opens up new avenues for reflection, particularly on the potential impact that could have those circulating mitochondria on cell-cell communication, inflammation and clinical applications

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Beinat, Marine. "Caractérisation génétique des atteintes hépatiques mitochondriales." Thesis, Paris 5, 2013. http://www.theses.fr/2013PA05T007/document.

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Abstract:

Les maladies mitochondriales sont les anomalies congénitales du métabolisme les plus fréquentes. Elles sont caractérisées par une très grande hétérogénéité clinique et génétique, et le gène responsable de la maladie n’a pu être identifié que pour seulement 30% d’entre elles. Malgré l’hétérogénéité de ces maladies, il est possible d’identifier des groupes de patients cliniquement homogènes. C’est notamment le cas des atteintes hépatiques mitochondriales, qui peuvent se présenter sous une forme syndromique ou isolée. Les patients ayant une forme isolée ont soit une déplétion de l’ADNmt, soit une quantité d’ADNmt normale. Les patients avec déplétion de l’ADNmt sont très bien caractérisés génétiquement et sont mutés dans les gènes DGUOK, POLG, PEO1 ou MPV17, alors que les atteintes hépatiques sans déplétion de l’ADNmt n’ont commencé à l’être que plus récemment et montrent une très grande hétérogénéité génétique.Nous avons dans ce travail de recherche constitué une cohorte cliniquement homogène de 70 patients provenant des hôpitaux Necker-Enfants Malades et du Kremlin-Bicêtre présentant une atteinte hépatique mitochondriale isolée ou syndromique, sans déplétion de l’ADNmt, dont nous disposions de matériel (fibroblastes, ADN) nécessaire à leur étude. Nous avons tout d’abord identifié des mutations dans le gène TRMU, codant pour une enzyme de modification des ARNt mitochondriaux, responsables d’une anomalie de la traduction mitochondriale. Nous avons par ailleurs établi l’hétérogénéité génétique de ce groupe de patients, puisque nous avons pu exclure la présence de mutations dans les gènes TRMU, TSFM, GFM1 et LARS chez 40 patients, démontrant qu’il n’y a pas de gènes majeurs associé aux atteintes hépatiques sans déplétion de l’ADNmt. Pour deux familles multiplex pour lesquels l’ADN de plusieurs membres de la famille était disponible, nous avons réalisé une cartographie génétique combinée avec un séquençage exome et une étude du transcriptome, qui n’a pas permis de mettre en évidence de gène causal. Pour 38 autres patients, essentiellement des cas sporadiques, nous avons utilisé les stratégies du transcriptome et du séquençage exome, ce qui nous a permis d’identifier des variations robustes dans de nouveaux gènes MRPS5, ALDH1B, NOX5, MTUS1, AARS2, PPA2, MTHFD1, ALDH6A1, NME4 et GLDC pour 17 patients. Enfin, nous avons étudié particulièrement les mutations identifiées dans le gène NOX5, retrouvées chez 3 patients de la cohorte. Ce gène code pour une protéine NADPH de fonction inconnue, que pensons être impliquée dans la traduction mitochondriale Genetic characterization of mitochondrial liver damage

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Reinhardt, Camille. "Impact de la voie d’import mitochondrial contrôlée par le complexe AIF/CHCHD4 sur la survie des cellules cancéreuses et la réponse aux traitements anticancéreux." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019SACLS542.

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Abstract:

Dans la majorité des cas, les mitochondries sont nécessaires à la tumorigenèse et à la réponse des cellules cancéreuses aux signaux générés par les facteurs micro-environnementaux (exemples : privation de nutriments, hypoxie) ou par les traitements anticancéreux (exemples : chimiothérapie, radiothérapie). Presque toutes les protéines mitochondriales sont codées par le génome nucléaire et importées dans l'organelle. Des machineries d'import ont donc évolué afin de répondre aux besoins d'import protéique. Dans ce contexte, la machinerie régulée par CHCHD4/Mia40 fonctionne dans l’espace intermembranaire et contrôle l’import d’un groupe de protéines (substrats) qui joue des rôles importants dans la survie et la réponse au stress. Les substrats de CHCHD4/Mia40 sont impliqués dans un vaste panel d’activités mitochondriales qui inclut la biogenèse des complexes de la chaîne respiratoire, l’homéostasie lipidique, le stockage du calcium, ainsi que l'ultrastructure et la dynamique mitochondriale. Ce programme de thèse a été dédié à l’étude de la voie d’import CHCHD4/Mia40 dans les cellules cancéreuses et a porté un intérêt tout particulier à l'un des substrats CHCHD4/Mia40 qui façonne l'ultrastructure mitochondriale. En utilisant des techniques d’ARN interférence et de sur-expression de protéines recombinantes, dans un modèle de cancer du côlon, nous avons montré que l’expression du substrat étudié a un effet crucial sur la prolifération et la croissance tumorale. Nos données ont également impliqué cette protéine dans la réponse aux traitements anticancéreux. Dans l'ensemble, ces travaux ouvrent un nouveau champ d'investigations qui non seulement permettra de mieux comprendre la plasticité métabolique des cellules cancéreuses, mais aidera également à identifier de nouveaux biomarqueurs métaboliques In the vast majority of cases, mitochondria are required for tumorigenesis and also for the tumoral response to signals generated by the microenvironmental factors (e.g. nutrient deprivation, hypoxia) or to the effects of anti-cancer treatments (e.g. chemotherapy, radiotherapy). As almost all mitochondrial proteins are nuclear-encoded and imported into the organelle, specialized import machineries have evolved in order to meet the need for protein import. Among these machineries, the one that operates in the intermembrane space and is controlled by CHCHD4/Mia40, regulates the import of a group of proteins (substrates) that play important roles in survival and stress response. Substrates of CHCHD4/Mia40 are involved in a broad panel of mitochondrial activities that includes the biogenesis of respiratory chain complexes, lipid homeostasis, calcium storage, as well as ultrastructure and mitochondrial dynamics. This thesis program was dedicated to the study of the CHCHD4/Mia40 import pathway in cancer cells, with a particular interest for one of the CHCHD4/Mia40 substrates that shapes mitochondrial ultrastructure. Using RNA interference approach and recombinant protein overexpression technique, in a colon cancer model, we showed that the expression of this substrate had a crucial effect on proliferation and tumor growth. Our data also involved this protein in the response to anti-cancer treatments. All together, this work opens a new field of investigations that will not only shed new lights on the metabolic plasticity of cancer cells but also help to identify new metabolic biomarkers

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Esteves, Pauline. "Etude de l’action anti-tumorale de la protéine mitochondriale UCP2." Thesis, Paris 5, 2014. http://www.theses.fr/2014PA05T024.

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Abstract:

Les cellules tumorales sont caractérisées par un métabolisme hautement glycolytique à l’inverse des cellules normales qui utilisent préférentiellement un métabolisme oxydatif. Cette adaptation métabolique permet aux cellules d’être moins dépendantes de l’oxygène et favorise les processus d’invasion. D’autres mécanismes associés aux espèces réactives de l’oxygène qui induisent des dommages de l’ADN contribuent à la transformation cellulaire et à l’initiation tumorale. Le transporteur mitochondrial UCP2 est le deuxième membre identifié dans la famille des UCP dont la fonction mitochondriale reste encore mal comprise. Cependant, UCP2 a été impliquée dans un grand nombre de fonctions biologiques telles la régulation de la production de radicaux libres, l’inflammation, la prolifération cellulaire ou encore le métabolisme énergétique. UCP2 est donc un bon candidat pour comprendre le dialogue entre ces événements connus pour favoriser l'initiation, la progression et l'invasion du cancer. Au cours de ma thèse, dans une première partie, nous avons montré que la surexpression d’UCP2 dans différentes lignées de cellules cancéreuses entraîne une diminution de leur prolifération. En effet, les cellules cancéreuses surexprimant UCP2 changent leur métabolisme de la glycolyse vers l’oxydation phosphorylante et deviennent peu tumorigènes. La modification de l’expression des enzymes de la glycolyse et de la phosphorylation oxydative contribue à ce changement métabolique. De plus, la surexpression d’UCP2 augmente la signalisation d’AMPK et diminue l’expression de HIF. UCP2 agit donc dans le contrôle du routage des substrats mitochondriaux. Dans une seconde partie, nous avons étudié si UCP2 joue un rôle dans le développement des tumeurs in vivo en modulant le métabolisme énergétique cellulaire et la production des ROS. Ainsi, nous avons montré in vivo l’impact de l’invalidation du gène Ucp2 (souris Ucp2-/-) dans deux modèles murins de cancer colorectal : un modèle transgénique (souris APCmin/+) et un modèle chimique (azoxyméthane + dextran disulfate (AOM-DSS)). Chez des souris APCmin/+ Ucp2+/+ ou des souris Ucp2+/+ sous traitement AOM-DSS, les tumeurs présentent une augmentation d’expression d’UCP2 par rapport au tissu adjacent non tumoral. L’invalidation du gène Ucp2 dans le modèle APCmin/+ diminue la survie des animaux. Une augmentation du nombre total de tumeurs est observée dans les deux modèles. Ces résultats suggèrent que l’initiation tumorale pourrait être augmentée en absence d’UCP2 Dysregulation of cellular metabolism has been associated with malignant transformation. Switching from oxidative phosphorylation (OXPHOS) to glycolysis for ATP production allows cancer cells to be less oxygen dependent, thus favoring invasion processes. Effects on metabolism, and more particularly mitochondria metabolism, thus represent a potential therapeutic target for cancer therapy. Uncoupling protein 2 (UCP2) is a member of UCPs, a subfamily of the mitochondrial carriers. The function of UCP2 is still controversial but we recently showed its role in the modulation of cell metabolism. Therefore, UCP2 is a good candidate to address the crosstalk between metabolic alteration and promotion of cancer progression and invasion. We show that cancer cells overexpressing UCP2 shift their metabolism from glycolysis toward oxidative phosphorylation and become poorly tumorigenic. Altered expression of glycolytic and oxidative enzymes underlies the cell metabolic shift. Moreover, UCP2 overexpression is associated with an increased adenosine monophosphate-activated protein kinase (AMPK) signaling together with a downregulation of hypoxia-induced factor (HIF) expression. In line with our previous observations, UCP2 does not function as an uncoupling protein but rather controls mitochondrial substrate routing. To address UCP2 role in cancer in vivo, we investigate the impact of Ucp2 deletion in two colorectal cancer mice models: a transgenic mice model APCmin/+ and a chemical cancer mice model (azoxymethane + dextran disulfate (AOM-DSS)). These two models are complementary because they allow us to determine if the role of UCP2 in cancer differs in only one genetic background (APC) compared with an inflammatory model (AOM + DSS). We found in those two colorectal cancer models that UCP2 is more expressed in tumors instead of the adjacent healthy mucosa. Deletion of Ucp2 in APCmin/+ mice leads to decrease in animal survival and Ucp2 deletion is associated in both mice models with an increased number of tumors. Altogether the results suggest that tumor initiation could be increased with Ucp2 deletion. UCP2 thus appears as a critical regulator of cellular metabolism with a relevant action against tumor maintenance and malignancy

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Ruby, Vincent. "Étude des évènements mitochondriaux impliqués dans le contrôle de l'apoptose par rbf1, l'homologue de drosophile du gène suppresseur de tumeur rb." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2018. http://www.theses.fr/2018SACLV039/document.

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Abstract:

Le gène rb est le premier suppresseur de tumeur découvert chez l’homme. Il prévient l’apparition de tumeurs notamment en régulant négativement le cycle cellulaire. Le rôle de pRb dans le contrôle de l’apoptose est plus complexe et les mécanismes moléculaires contrôlés par ce facteur de transcription ne sont pas complétement élucidés. Il existe un homologue de rb chez la drosophile : rbf1. J’ai contribué à caractériser les évènements mitochondriaux induits au cours de l’activation de l’apoptose par Rbf1 dans le disque imaginal d'aile, un tissu en prolifération de la larve de drosophile. Dans cette voie d’apoptose, la protéine Debcl, seule membre pro-apoptotique de la famille Bcl-2 chez la drosophile, est activée et induit le recrutement et l’oligomérisation de Drp1, protéine effectrice principale de la fission mitochondriale. C’est ainsi qu’est déclenchée la fragmentation mitochondriale et l’accumulation d’espèces activées de l’oxygène (EAOs) mitochondriales. Ces deux évènements participent à la transmission du signal apoptotique. J’ai par ailleurs pu mettre en évidence l’implication de facteurs participant au maintien du contrôle qualité mitochondriale. Celui-ci s’assure de l’intégrité des mitochondries et, le cas échéant, déclenche la digestion des éléments défaillants par mitophagie. Enfin, j’ai contribué à l’étude des liens entre la traduction et l’apoptose induite par Rbf1. Dans cette étude, nous montrons que la poly-A binding protein (PABP) peut supprimer le phénotype d’encoche induit par Rbf1 chez l’adulte alors que la mort cellulaire induite au cours du stade larvaire n’est pas inhibée mais augmentée. Ces résultats nous ont poussé à étudier les mécanismes de compensation induits par l’appareil traductionnel, ce qui nous a permis de montrer qu'une modulation de la traduction pourrait permettre de compenser la perte de tissu consécutive à l'apoptose induite par Rbf1 sans impliquer une inhibition de l'apoptose The gene rb is the first tumor suppressor discovered in humans. Its prevents the appearance of tumors by regulating negatively the cell cycle. The role of pRb in apoptosis is more complex and the molecular mechanisms triggered by this transcription factor are not completely elucidated. There is a rb homologue in drosophila: rbf1. I participated in the characterization of mitochondrial events induced during activation of apoptosis by Rbf1 in a proliferating tissue of this model organism, the wing disc. In this apoptosis pathway, the Debcl protein, the only drosophila pro-apoptotic member of the Bcl-2 family, is activated and induces recruitment and oligomerization of Drp1, the main effector of mitochondrial fission. This triggers the mitochondrial fragmentation and the accumulation of mitochondrial reactive oxygen species (ROS). Both events participate to the transmission of the apoptotic signal. I have also been able to highlight the implication of factors involved in maintaining mitochondrial quality control which ensures the integrity of the mitochondria and, if necessary, triggers the degradation of damaged elements by mitophagy. Finally, I have contributed to the study of the links between translation and apoptosis induced by Rbf1. In this study, we show that the Poly-A Binding Protein (PABP) can suppress the Rbf1-induced notch phenotype in adults while cell death induced during larval stage was not inhibited but increased. These results prompted us to study the compensation mechanisms induced by the translational apparatus, which allowed us to show that a mRNA translation-related mechanism could counteract the loss of tissue resulting from Rbf1-induced apoptosis independently of apoptosis inhibition

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Legros, Frédéric. "Étude de la dynamique du compartiment mitochondrial et des mutations hétéroplasmiques de l'ADN mitochondrial." Paris 7, 2002. http://www.theses.fr/2002PA077109.

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Meyer, Alain. "Rôle de la mitochondrie et du stress oxydant au cours des myopathies inflammatoires." Thesis, Strasbourg, 2017. http://www.theses.fr/2017STRAJ118/document.

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Abstract:

Les myopathies inflammatoires sont des maladies auto-immunes rares dont le dénominateur commun est la faiblesse musculaire et l'inflammation. Leur origine n’est pas connue et les traitements sont conventionnels partiellement efficaces. Par une approche épidémiologique, nous avons montré que l’étude de l’incidence et de la prévalence est un outil utile pour mettre en évidence des déterminants des myopathies inflammatoires. Une meilleure identification et une meilleure classification des patients atteints de ces maladies sont cependant nécessaires pour préciser l’épidémiologie des myopathies inflammatoires.Par une approche translationnelle, nous avons montré que, par rapport aux autres myopathies inflammatoires, des dysfonctions mitochondriales périfasciculaires sont une caractéristique des dermatomyosites, qui jouent un rôle dans l’intolérance à l’effort et le maintien de l’inflammation. Ces résultats ouvrent des nouvelles voies pour mieux comprendre et traités les myopathies inflammatoires Inflammatory myopathies are rare autoimmune diseases whose common denominator is muscle weakness and inflammation. Their origin is not known and conventional treatments are partially effective. Using an epidemiological approach, we have shown that the study of incidence and prevalence is an useful tool for identifying determinants of inflammatory myopathies. However, better identification and classification of patients is mandatory to refine the epidemiology of inflammatory myopathies. Using a translational approach, we have shown that, compared with other inflammatory myopathies, perifascicular mitochondrial dysfunctions are a characteristic of dermatomyositis, which play a role in exercise intolerance and in the maintenance of inflammation. These results open up new avenues to better understand and treat inflammatory myopathies

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Boyer, Hélène. "The mamalian circadian clock regulates the abundance and expression of mitochondrial DNA in the nuclear compartment." Thesis, Lyon, 2020. http://www.theses.fr/2020LYSEN015.

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Abstract:

Le génome mitochondrial est minimal et la plupart des protéines mitochondriales sont aujourd’hui codées par des gènes nucléaires. Ainsi, bien que les génomes mitochondriaux et nucléaires soient physiquement séparés, ils communiquent via des signaux antérogrades (noyau vers mitochondrie) et rétrogrades (mitochondrie vers noyau), permettant la coordination de la biogenèse mitochondriale avec les besoins énergétiques cellulaires. Ces besoins énergétiques sont cycliques le plus souvent, et les horloges circadiennes régulent de nombreux aspects de la biologie des mitochondries, dont les dynamiques de fusion et fission qui façonnent l’architecture du réseau mitochondrial. Dans les foies de souris, le réseau oscille entre un état fusionné (pendant le jour) et des structures fragmentées (pendant la nuit). Un réseau fusionné est généralement associé à une production d’ATP plus efficace, alors que la fragmentation est associée à des niveaux de ROS et de mitophagie élevés. En d’autres termes, la fission offre à l’ADN mitochondrial une possibilité de s’échapper de son organelle. Des expériences de complémentations en levure ont montré que l’ADN mitochondrial (mtDNA) était capable de s’échapper de la mitochondrie et d’entrer dans le noyau. Chez les cellules humaines (HeLa), le génome mitochondrial entier et intact a été détecté dans le noyau. L’analyse de l’évolution des numts (séquences mitochondriales insérées dans le noyau) a montré que le processus d’intégration de nouvelles séquences mitochondriales dans le génome nucléaire était encore en cours. De plus, de nombreux évènements somatiques de fusion entre ADN mitochondrial et nucléaire (simts) ont été détectés dans des cellules cancéreuses humaines - c’est-à-dire dans un contexte d’instabilité génomique et de rythmes circadiens perturbés. La mitophagie est a priori responsable de la production de vésicules dans le cytoplasme contenant de mtDNA et potentiellement absorbables par le noyau. Puisque les dynamiques du réseau mitochondrial et la mitophagie sont régulés par les horloges circadiennes, nous avons étudié l’accumulation d’ADN mitochondrial dans le compartiment nucléaire en fonction du temps circadien. Cette question a été adressée dans le foie de souris, un tissus mammifère différentié. Nos travaux montrent que l’accumulation d’ADN mitochondrial dans le noyau de foie de souris est régulée par l’horloge circadienne, et atteint son zénith à la fin de la nuit circadienne. Dans le noyau, l’ADN mitochondrial est plus hydroxy-méthylé que dans le cytoplasme. Aussi, nous avons montré que perturber les horloges circadiennes modifiait la phase et l’amplitude des dynamiques d’ADN mitochondrial nucléaire. De plus, l’accumulation d’ARN mitochondrial nucléaire est concomitante à celle d’ADN mitochondrial nucléaire dans la plupart des conditions, et qu’elle est sensible aux challenges nutritionnels. Il est probable que ces dynamiques soient engendrées par le remodelage circadienne du réseau mitochondrial. La présence accrue d’insertions d’ADN mitochondrial dans les génomes nucléaires des tissus cancéreux ou âgés, pour lesquels les horloges circadiennes sont souvent perturbées, est peut-être due à une perte de la régulation des dynamiques de remodelage du réseau mitochondrial The mitochondrial genome is minimal and most of the mitochondrial proteins are encoded in the nuclear genome. Thus, although mitochondrial and nuclear genomes are physically separated in the cell, anterograde (nuclear to mitochondrial) and retrograde (mitochondrial to nuclear) signals are essential for mitochondrial biogenesis to be coordinated with the cellular energetic demands. Those demands are cyclical in nature, and the circadian clock regulates numerous aspects of mitochondrial biology, including the dynamics of fusion and fission that shape the architecture of the mitochondrial network. In murine livers, the network oscillates between fused (during the day) and fragmented structures (during the night). A fused network is associated with a more efficient ATP production whereas fragmentation is associated with elevated mitochondrial ROS levels and mitophagy. In other words, if mtDNA was to ever escape mitochondria, fission would help. Complementation experiments in yeast have shown that mitochondrial DNA (mtDNA) is able to escape from the mitochondria and enter the nucleus. In human cells (HeLa), the intact and full-length mitochondrial genome has been detected in the nucleus. Evolutionary analyses of nuclear inserted mitochondrial sequences (numts) suggest an ongoing process of integration of mitochondrial sequences into the nuclear genome. Also, abundant somatically acquired mitochondrial- nuclear genome fusion events (simts) have been shown to occur in human cancer cells - an extreme context of genomic instability and disrupted circadian rhythms. The availability of mtDNA in the cytoplasm, protected by vesicles, to be taken up by the nucleus is thought to result from mitophagy. As mitophagy and mitochondrial dynamics are regulated by the circadian clock, we investigated whether mtDNA would accumulate in the nuclear compartment as a function of circadian time. We addressed this question in the mouse liver, a differentiate mammalian tissue. This work demonstrates that the nuclear abundance of mtDNA in murine livers is regulated by the circadian clock – with a zenith at the end of the circadian night. Nuclear mtDNA is differentially hydroxymethylated relative to the total mtDNA extracted from the same tissue. Also, circadian clock disruption altered the phase and abundance of nuclear mtDNA. Additionally, we observed that concurrent accumulation of nuclear mtRNA was sensitive to nutritional challenges. Probably, these dynamics are driven by mitochondrial network remodeling dynamics. Increased nuclear presence and insertions of mtDNA in cancer cells or aging tissues, which are often associated with disrupted circadian oscillators- may thus arise from the loss of a physiological rhythm in mitochondrial-network remodeling

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Delerue, Thomas. "Etude du rôle de la protéine Msp1p dans la dynamique mitochondriale et le maintien de l'ADNmt chez la levure Schizosaccharomyces pombe." Thesis, Toulouse 3, 2015. http://www.theses.fr/2015TOU30314.

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Abstract:

La dynamique mitochondriale est un processus qui correspond à un équilibre dynamique entre des forces de fusion et de fission qui s'exercent sur les membranes des mitochondries. Quand les forces de fission prédominent les mitochondries apparaissent fragmentées, à l'inverse quand les forces de fusion sont prépondérantes les mitochondries forment un réseau filamenteux et interconnecté. Les principaux acteurs qui contrôlent la dynamique mitochondriale sont de grandes GTPases conservées de la levure à l'homme. Dnm1p (DRP1) est impliquée dans la fission de la membrane externe. Fzo1p (MFN1-2) et Mgm1p/Msp1p (OPA1) sont impliquées dans la fusion respectivement de la membrane externe et interne. L'objet d'étude principal de mon équipe est la protéine Msp1p/OPA1. Mon équipe a montré que la perte de Msp1p chez la levure à fission S. pombe induit la fragmentation des mitochondries, la perte du génome mitochondrial (ADNmt) et conduit à la mort de cette levure petite négative qui ne peut tolérer l'absence d'ADNmt. Afin de mieux comprendre les différents rôles de Msp1p et leurs relations, j'ai recherché des suppresseurs génétiques et pharmacologiques de la létalité induite par la perte de Msp1p. Nous avons identifié des suppresseurs génétiques en supprimant le gène msp1+ par recombinaison homologue dans des levures de fonds génétiques différents. Dans toutes les souches utilisées, des mutations spontanées localisées dans un des 3 gènes codant des protéines de fission (dnm1+, fis1+, caf4+), ont été retrouvées. Ces mutations suppriment à la fois la fragmentation des mitochondries et la perte de l'ADNmt, suggérant que le rôle de Msp1p dans la stabilité de l'ADNmt est une conséquence de sa fonction fusogène. Grâce au criblage de chimiothèques, nous avons identifié 5 composés pharmacologiques capables de supprimer la létalité d'un mutant thermosensible de Msp1p. J'ai entrepris la caractérisation de deux d'entre eux. Le premier supprime à la fois la fragmentation et la perte d'ADNmt induites par l'inactivation de Msp1p et semble cibler la fission mitochondriale. Le second ne supprime que la perte de l'ADNmt, suggérant que la seule fonction essentielle de Msp1p est son rôle dans le maintien de l'ADNmt. Au cours de ces travaux je me suis également intéressé aux mécanismes moléculaires pouvant expliquer la petite négativité de S. pombe. En absence d'ADNmt, les levures petites positives sont viables car capables, contrairement aux levures petites négatives, de maintenir un potentiel de membrane mitochondrial. 6 allèles, nommés ptp et rzl, qui permettent à la levure S. pombe de vivre sans ADNmt ont été décrits il y a plus de 20 ans. Nous les avons identifiées par des approches gène candidat ou séquençage haut débit. Ces allèles correspondent à des versions mutées de gènes codant soit des sous-unités de l'ATP synthase soit des sous-unités du protéasome. Dans le premier cas, ceci nous permet d'impliquer un fonctionnement reverse de l'ATP synthase et du transporteur ADP/ATP dans la restauration du potentiel de membrane mitochondrial et donc dans l'acquisition de la petite positivité chez S. pombe. Dans le second cas, différents mécanismes potentiellement impliqués ont été proposés. L'identification des gènes ptp et rzl devrait permettre une meilleure compréhension du processus de petite positivité/négativité qui reste à ce jour assez obscur. Les suppresseurs génétiques et pharmacologiques capables de supprimer la perte d'ADNmt en supprimant ou non la fragmentation des mitochondries constituent d'excellents outils pour comprendre les mécanismes qui relient la dynamique mitochondriale à la perte de l'ADNmt. La mise en évidence de la conservation des effets des drogues identifiées chez la levure chez les mammifères pourrait avoir un intérêt thérapeutique. En effet, des mutations d'OPA1, l'homologue de Msp1p chez les mammifères, sont responsables d'une neuropathie optique Mitochondrial dynamics corresponds to a dynamic balance between two antagonistic forces of fusion and fission, which act on mitochondrial membranes. When fission prevails mitochondria appear fragmented, conversely when fusion predominates mitochondria form a filamentous and interconnected network. The main actors that control mitochondrial dynamics are large GTPases conserved from yeast to human. Dnm1p (DRP1) is involved in the fission of the outer membrane. Fzo1p (MFN1-2) and Mgm1p/Msp1p (OPA1) are involved in the fusion of the outer and inner membrane respectively. My team is interested in the protein Msp1p/OPA1 and showed a few years ago that loss of Msp1p in the fission yeast S. pombe induces mitochondrial fragmentation, mitochondrial genome (mtDNA) depletion and cell death. As a " petite negative ", S. pombe cannot tolerate the absence of mtDNA. To better understand the various role of Msp1p and their relationship, we searched for genetic and pharmacological suppressors of the lethality induced by Msp1p inactivation. We identified genetic suppressors by deleting the msp1+ gene by homologous recombination in various genetic backgrounds. In all strains, we found spontaneous mutations located in one of the 3 genes encoding mitochondrial fission proteins (dnm1+, fis1+, caf4+). These mutations suppress not only mitochondrial fragmentation but also mtDNA loss, suggesting that the role of Msp1p in mtDNA maintenance is a consequence of its fusogenic function. Thanks to chemical libraries screening, we identified 5 pharmacological compounds able to suppress the lethality induced by a Msp1p temperature-sensitive mutant, and characterized two of them. The first one suppresses both mitochondrial fragmentation and mtDNA loss and appears to target mitochondrial fission. The second one suppresses only mtDNA loss, suggesting that mtDNA maintenance is the only essential function of Msp1p. During this work I was also interested in the molecular mechanisms that could explain why S. pombe is " petite negative ". In the absence of mtDNA, the " petite positive " yeasts can survive because, unlike the " petite negative " yeasts, they are able to maintain mitochondrial membrane potential. Six alleles, named ptp and rzl, which allow S. pombe to live without mtDNA were previously described 20 years ago. We identified them by candidate gene and high-throughput sequencing approaches. These alleles correspond to mutated versions of genes encoding either subunits of ATP synthase or subunits of the proteasome. In the first case, this allows us to involve the reverse functioning of the ATP synthase and the ADP/ATP carrier in the restoration of the membrane potential thus converting S. pombe into a " petite positive " yeast. In the second case, various potentially involved mechanisms are proposed. The identification of ptp and rzl genes should allow a better understanding of the " petite positive/negative " properties that remain today rather unclear. Genetic and pharmacological suppressors able to suppress mtDNA loss with or without mitochondrial morphology recovery, represent interesting tools to understand the mechanisms that link mitochondrial dynamics to mtDNA loss. Furthermore, showing that the effects of the compound that we identified in yeast are conserved in mammals may have a therapeutic value. Indeed, mutations in OPA1, the Msp1p homologous in mammals, are responsible for an optic neuropathy

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ODEYER, ALAIN. "Cytopathie mitochondriale : expression clinique polymorphe et originale ; a propos d'une observation." Lyon 1, 1990. http://www.theses.fr/1990LYO1M448.

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Khosrobakhsh, Farnoosh. "Caractérisation de Msp1, un acteur de la dynamique mitochondriale, chez la levure à fission." Toulouse 3, 2010. http://thesesups.ups-tlse.fr/1159/.

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Abstract:

Notre équipe s'intéresse à la dynamique mitochondriale, qui contrôle la forme des mitochondries et régule leurs principales fonctions, et dont l'altération provoque des pathologies neurodégénératives. Ce processus correspond à l'établissement d'un équilibre dynamique entre des forces de fusion et de fission des mitochondries. Quand la force de fission est prépondérante les mitochondries apparaissent sous formes de dots isolés les uns des autres. À l'inverse si la force de fusion prédomine les mitochondries apparaissent sous la forme d'un réseau de filaments plus ou moins longs et interconnectés. Récemment, de nombreuses protéines qui contrôlent la dynamique mitochondriale ont été identifiées. Dans notre équipe il a été isolé puis caractérisé l'une d'entre elle, Msp1 chez la levure à fission et OPA1 son homologue humain. Msp1/OPA1 contrôle la fusion des mitochondries et la mort des cellules. Les mutations de OPA1 provoquent une atrophie optique dominante de type 1, qui touche le nerf optique et peut conduire à la cécité. Le sujet de thèse qui m'a été confié concerne l'isolement et la caractérisation de partenaires génétiques de Msp1. Pour cela un préalable était requis : disposer d'un mutant thermosensible de la dynamine. Au cours de la première moitié de ma thèse, j'ai construit un mutant thermosensible de Msp1 porteur d'une mutation du domaine GTPase (P300S) par recombinaison homologue. J'ai ensuite caractérisé ce mutant et recherché des conditions de létalité induites par l’inactivation de Msp1. J'ai montré que cette souche est affectée dans la morphologie de ses mitochondries, sa respiration et présente une sensibilité accrue au stress oxydatif. J'ai également montré que cette souche est incapable de proliférer en milieu galactose ce qui m'a permis de mettre au point un crible génétique visant à isoler des suppresseurs multicopies de la létalité induite par l'inactivation de Msp1. En parallèle à ces travaux, j'ai contribué à l'étude des mécanismes de protéolyse de Msp1p. Msp1p existe chez la levure sous deux isoformes : une forme longue (l-msp1) issue du clivage par la peptidase mitochondriale lors de l'import de la dynamine et une forme courte (s-msp1p) dont la formation était inconnue. A l'aide de mutants de différents protéases mitochondriales que nous avons construits, nous avons montré que la protéase Rhomboïde 1 est impliquée dans la formation de s-msp1p, et que la m-AAA protéase, Paraplégine, contrôle la stabilité de la forme l-msp1p. Nous avons également utilisé ces mutants pour caractériser les mécanismes de protéolyse des huit variants d'épissage d'OPA1, que nous avons surexprimés chez ces levures. Pour la plupart des variants d'épissage, la m-AAA protéase, contrairement aux protéases Yme1p et Rhomboïde 1, est impliquée dans le clivage de la dynamine, permettant de revisiter certains résultats contradictoires parus dans la littérature. Mes travaux de thèse pourraient déboucher sur une meilleure compréhension du rôle de Msp1 et permettre d'identifier de nouveaux acteurs et régulateurs de la dynamique mitochondriale qui pourraient constituer de nouveaux gènes candidats pour des pathologies mitochondriales Mitochondrial dynamics is a regulated interplay between antagonistic fission and fusion forces acting on mitochondrial membranes. This process determines mitochondrial morphology; when fission or fusion predominates, mitochondria appear as isolated dots or as a filamentous and interconnected network, respectively. Proteins that control the morphology of mitochondria have been identified. Our team has isolated and characterized Msp1p in the fission yeast Schizosaccharomyces pombe, and its human orthologue OPA1, which control mitochondrial fusion. Furthermore we have found that mutations in the OPA1 gene are associated with the most frequent form of autosomal dominant optic atrophy that features a progressive loss of retinal ganglion cells, often leading to blindness. Understanding the function of the dynamin Msp1p requires identification of its partners, which was part of my thesis. To perform a genetic screen for msp1+ interactors, I generated a thermosensitive (ts) mutant of msp1+ (Msp1P300S) by homology to a ts substitution described at a position conserved in other dynamins. The mutation was integrated at the msp1+ locus by homologous recombination. I then characterized this mutant to search for conditions of lethality. At restrictive temperature, the mutant had fragmented mitochondria when grown on respiratory, glucose-containing medium, and further showed altered respiration and increased ROS production on non-fermentable ethanol/glycerol-containing medium. Perturbation of colony pigmentation in ade6 background, which relates to mitochondrial dysfunctions, and lethality on non-fermentable galactose-containing media, were also observed. As a perspective, we plan to take advantage of this latter property to screen a cDNA library for the presence of multicopy suppressors of thermolethality. In addition to this work, we have studied the mechanisms of maturation of Msp1p, which is processed into a long and a short isoform (l- and s-Msp1p) during its biogenesis. Using mutants of various mitochondrial proteases, we demonstrated that the two isoforms of Msp1p are independently formed from the same precursor and that generation of s-Msp1p implicates Rhomboid 1. Furthermore, we showed that the m-AAA protease Paraplegin might control the stability of l-Msp1p. These proteases mutants were also used to study the proteolysis of the eight OPA1 splicing variants heterologously expressed in S. Pombe. Most of these variants were only processed by Paraplegin, a finding that could allow to precise contradictory results obtained in mammals where Yme1p and Rhomboid 1 were implicated in the maturation of OPA1. Together, my thesis works will allow to better understand the mode of action of Msp1 in mitochondrial functions and to identify new actors and regulators of mitochondrial dynamics possibly implicated in orphan mitochondrial pathologies

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Saunier, Rémy. "Étude des rôles et des partenaires du domaine C terminal de Rpn11, une sous-unité du protéasome 26S, dans la dynamique mitochondriale chez Saccharomyces cerevisiae." Thesis, Paris 11, 2012. http://www.theses.fr/2012PA112357/document.

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Abstract:

Les mitochondries sont des organites semi autonomes, capables d’autoréplication, qui varient en nombre, en taille et en forme dans le cytoplasme de presque toutes les cellules eucaryotes. Elles sont notamment connues pour être les fournisseurs d’énergie de la cellule. Afin de mener à bien ce rôle, les mitochondries sont capables de fusionner et de se diviser, ce qui permet un contrôle de la forme du réseau mitochondrial. Le contrôle de ces évènements et la forme du réseau qui en résulte sont connus sous le nom de dynamique mitochondriale. Cette dynamique répond à de nombreux stimuli cellulaires et est très régulée. Récemment, il a été montré que le système ubiquitine-protéasome régule la fusion des mitochondries et qu’une des sous unités du protéasome contrôlait la fission des mitochondries. Le système ubiquitine-protéasome est un mécanisme qui repose sur plusieurs acteurs : les enzymes qui vont reconnaître les protéines cibles de ce système, une protéine appelée ubiquitine qui sert pour le marquage des protéines cibles et un complexe multi-protéique appelé protéasome effecteur de la dégradation des protéines cibles. Connu uniquement à l’origine pour son rôle dans la dégradation des protéines cibles, il est apparu dans les dernières années que le rôle de ce système ou de ses composants en dehors de ce système était bien plus vaste. Les études effectuées au laboratoire avaient déjà montré que Rpn11, une sous-unité du protéasome, régulait la fission des mitochondries indépendamment de l’activité protéolytique du protéasome. Le travail présenté ici porte sur le mécanisme d’action du domaine C-terminal de Rpn11 sur divers processus cellulaires tels que l’assemblage du protéasome, la régulation de la fission des mitochondries et des peroxysomes, la longévité cellulaire ou la formation de « Proteasome Storage Granule ». Ce manuscrit présente aussi le travail effectué pour trouver les partenaires qui permettent la régulation de la fission des mitochondries avec le domaine C-terminal de Rpn11 ainsi que l’étude de la localisation in vivo de Rpn11 Mitochondria are semi-autonomous organelles, which size, shape and number vary in a wide range in almost every eukaryotic cell. They are famous to be the energy producer of the cells. For this purpose, mitochondria are able to fuse and divide. These events of fusion and fission are also known as the mitochondrial dynamic. This phenomenon is highly controlled and answers to many stimuli. Lately, it has been shown that the ubiquitin proteasome system controls the fusion of mitochondria and that a proteasome subunit controls the mitochondrial fission. The ubiquitin proteasome system is a mechanism that relies on many actors: enzymes recognizing the targets of this system, a protein called ubiquitin and a complex called proteasome in charge of the degradation of the targets. Primarily known for the protein degradation, many investigations suggest that this system has other roles. Our previous studies had already shown that the proteasome subunit named Rpn11 controls the fission of mitochondria independently of the proteolytic activities of the proteasome system. The work shown in this manuscript is focused on the mechanism of action of the C-terminus domain of Rpn11 on various cellular processes, including proteasome assembly, control of mitochondrial and peroxisomal fission, yeast lifespan and also the “Proteasome Storage Granule” formation. The in vivo localisation of Rpn11 and the elucidation of its partners on the mitochondrial fission regulation were also investigated

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Smeyers, Mathias. "Structure et fonction du VDAC: aspects phylogénétiques et biochimiques." Doctoral thesis, Universite Libre de Bruxelles, 2005. http://hdl.handle.net/2013/ULB-DIPOT:oai:dipot.ulb.ac.be:2013/210913.

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Abstract:

Le VDAC (Voltage-Dependent Anion-selective Channel) est un canal ionique de la membrane externe de la mitochondrie. Il est caractérisé par une haute conductance (4nS dans du KCl 1M) à des faibles différences de potentiel et des fermetures vers des niveaux de conductance inférieurs suite à l’application de voltages élevés. La selectivité de l’état de haute conductance est anionique alors que celle du principal état de faible conductance est fortement cationique. La structure secondaire et la fonction est bien conservée chez les animaux, les plantes et les champignons alors que les séquences sont très différentes (moins de 30% d’identités). Au sein des différents groupes, quelques isoformes coexistent.La première partie du travail consiste à étudier l’évolution des isoformes de VDAC, à déterminer le nombre et les propriétés des isoformes. Nous montrons que les végétaux possèdent plus d’isoformes que les mammifères et que celles-ci sont également moins bien conservées. Nous avons défini trois classes d’isoformes sur base de leur charge nette :faiblement, moyennement ou fortement chargées. Les VDAC fortement exprimés et très bien conservés chez les champignons, les plantes et les animaux sont moyennement chargés. A l’opposé, les isoformes portant les plus hautes charges nettes sont très divergentes et peu exprimées. Ces particularités permettent pour la première fois de comparer les isoformes de groupes évolutivement distants.Ensuite, pour relier la structure et la topologie du VDAC à sa fonction, nous avons construit un modèle topologique. Il consiste en feuillet bêta de 18 brins antiparallèles reployés de manière à former un tonneau transmembranaire présentant une courte hélice alpha à son extrémité aminoterminale. Le modèle est compatible avec les séquences de VDAC fongiques, végétaux et animaux. Il rend compte des résultats expérimentaux obtenus par spectroscopie infrarouge et par microscopie électronique de cristaux 2D. Enfin, les résultats d’études topologiques et fonctionnelles publiées dans la littérature supportent également notre modèle.Nos travaux concernant le VDAC32 de Phaseolus coccineus a permis d’améliorer le protocole de purification et d’en obtenir la séquence. La structure et la stabilité du VDAC32 a été étudiée par spectroscopie infrarouge. L’étude de l’orientation du VDAC à l’aide de lumière infrarouge polarisée se base sur des modèles définissant deux angles, alpha et bêta correspondant à l’inclinaison de l’axe du tonneau par rapport à la normale à la membrane et l’inclinaison des brins par rapport à l’axe du tonneau. Nous proposons que l’angle alpha dépend également de l’asymétrie de la protéine. Nos mesures en spectroscopie infrarouge indiquent que la présence du VDAC diminue la température de transition de la membrane et que la structure protéique est sensible à la transition de phase des lipides membranaires. Enfin, nous montrons que la structure du VDAC est modifiée quand le rapport lipides/protéines diminue. L’orientation des brins bêta se rapproche de l’axe et les chaînes latérales des tyrosines deviennent moins ordonnées.Les VDAC sont insérés dans la membrane mitochondriale qui contient environ 5% de stérols. Certains auteurs ont détecté le VDAC dans les membranes plasmiques. Ces dernières sont beaucoup plus riches en stérols. Nous montrons dans ce travail que le VDAC possède la même fonction dans des membranes contenant 0% ou 5% de stérols alors que sa structure est légèrement modifiée. Par contre, en présence de hautes concentrations en stérols, la fonction du VDAC est sensiblement altérée. Ces résultats suggèrent que le VDAC a des propriétés différentes dans la membrane plasmique et dans l’enveloppe de la mitochondrie. Doctorat en sciences agronomiques et ingénierie biologique info:eu-repo/semantics/nonPublished

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Macchi, Marc. "Contribution à l' étude de la morphogénèse des mitochondries chez la drosophile." Electronic Thesis or Diss., Aix-Marseille, 2012. http://www.theses.fr/2012AIXM4051.

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Abstract:

Les mitochondries sont des organelles de quelques micromètres qui proviendraient de l'incorporation d'une alpha-protéobactérie dans le cytoplasme des cellules eucaryotes par endosymbiose. Dans les cellules eucaryotes, la mitochondrie joue un rôle central dans la production d'ATP, mais aussi dans la mort cellulaire programmée par apoptose ainsi que dans la biosynthèse de nombreuses molécules. Les mitochondries sont très polymorphes, leurs taille, forme et organisation varient considérablement selon le type cellulaire ou l'état physiologique ou pathologique de la cellule. Depuis une vingtaine d'année, l'étude des mécanismes qui contrôlent la morphogenèse, la dynamique de fission et de fusion mitochondriale et leurs rôles physiologiques est devenue un domaine majeur dans la recherche sur la mitochondrie. De plus, avec les progrès de la vidéo-microscopie, il est devenu possible de filmer des mitochondries dans le cytoplasme de cellules vivantes. Durant ma thèse, j'ai participé à la caractérisation de la fonction du gène Pantagruelian Mitochondria I (PMI), un nouveau déterminant de la morphologie des mitochondries que nous avons découvert chez la drosophile. PMI est une protéine de la membrane interne qui, en intervenant dans l'organisation de cette membrane, est indispensable à la formation de mitochondries de forme tubulaire. J'ai également contribué au développement d'outils et de méthodologies permettant la visualisation et l'étude de la dynamique mitochondriale dans des embryons de drosophiles vivants Mitochondria are organelles which are a few micrometers long and are originated from the incorporation of an alpha-proteobacteria in the cytoplasm of eukaryotic cells through endosymbiosis. In eukaryotic cells, mitochondria play a central role in ATP production as well as in programmed cell death and in the biosynthesis of many molecules. Mitochondria are highly polymorphic in size and form. Their organization also varies considerably according to the cell type or physiological or pathological state of the cell. In the last two decades, the study of the mechanisms controlling morphogenesis, dynamic of mitochondrial fission and fusion and their physiological roles has become a major research field of mitochondria. In addition, the progress in video-microscopy enable to record mitochondrial dynamics in the cytoplasm of living cells. I participated in the research on the characterization of gene function called Pantagruelian Mitochondria I (PMI), a novel determinant of the mitochondrial morphology that we discovered in Drosophila. PMI, a protein of the inner membrane, is involved in its membrane organization and essential to form tubular mitochondria. I also contributed to the development of experimental tools and protocols to visualize and study the mitochondrial dynamics in living Drosophila embryos. Interestingly, a stereotyped process of mitochondrial remodeling during Drosophila embryogenesis has been found and it raised a question about its role in developmental processes through my work

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Liu, Dawei. "Target and small molecule discovery for therapeutic innovation in cardiovascular area." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019SACLS324.

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Abstract:

La production cyclique d'adénosine monophosphate (AMPc) régule certains aspects de la fonction mitochondriale des cardiomyocytes de rongeurs, tels que la production d'ATP, la consommation d'oxygène, les importations de calcium et la transition de perméabilité mitochondriale (MPT), mais le contrôle de ce pool d'AMPc n'est pas bien connu. Dans la première partie de cette thèse, nous avons étudié l'expression, la localisation et l'activité de plusieurs enzymes dégradant l'AMPc, les phosphodiestérases (PDEs), dans des mitochondries cardiaques isolées de rongeurs. L'expression de la PDE2 a été principalement détectée dans les mitochondries sous-sarcologiques, et l'activité de la PDE2 stimulée par le GMPc était plus importante que celle de la PDE3 et de la PDE4; leurs activités ont ensuite été confirmées dans les cardiomyocytes de rats nouveau-nés par analyse FRET en temps réel. De plus, l’inhibition pharmacologique ou la surexpression cardiaque spécifique de la respiration mitochondriale modulée par la PDE2, la perte de potentiel de la membrane mitochondriale, le MPT et l’importation de calcium. Ainsi, la dégradation de l'AMPc par les PDE représente un nouveau mécanisme de régulation de la fonction mitochondriale et devient une cible potentielle dans le traitement des maladies cardiovasculaires.En outre, l'amélioration récente du traitement anticancéreux entraîne une augmentation du nombre de patients survivants, mais un risque de cardiotoxicité à long terme. Ainsi, dans la deuxième partie de cette thèse, nous avons identifié des molécules cardioprotectrices à partir de bibliothèques chimiques en développant un test de criblage à haut débit. Nous avons identifié 6 molécules à effets puissants et spécifiqies et les avons validés dans 3 modèles cellulaires. Nous avons étudié les mécanismes d'action de chaque molécule en utilisant l’extinction par siARN, l'analyse par western blot, l'imagerie par fluorescence et les analyses métaboliques en temps réel. Trois molécules pourraient entrer rapidement dans les études précliniques et cliniques en association avec des agents de radiothérapie ou des agents chimiothérapeutiques pour le développement thérapeutique, tandis que les trois autres molécules pourraient nécessiter une optimisation chimique supplémentaire Cyclic adenosine monophosphate (cAMP) production regulates certain aspects of mitochondria function in rodent cardiomyocytes, such as ATP production, oxygen consumption, calcium imports and mitochondrial permeability transition (MPT), but how this cAMP pool is controlled is not well known. In the first part of this thesis, we investigated the expression, localization and activity of several cAMP-degrading enzymes, phosphodiesterases (PDEs), in isolated rodent cardiac mitochondria. PDE2 expression was mainly detected in subsarcolemmal mitochondria, and cGMP-stimulated PDE2 activity was largest than PDE3 and PDE4, their activities were further confirmed in neonatal rat cardiomyocytes by real time FRET analysis. Moreover, the pharmacological inhibition or the cardiac-specific overexpression of PDE2 modulated mitochondrial respiration, mitochondrial membrane potential loss, MPT and calcium import. Thus, cAMP degradation by PDEs represents a new regulatory mechanism of mitochondrial function, and becomes a potential target in cardiovascular diseases therapy.In addition, the recent improvement of anticancer treatment results in an increase in surviving patients, but with a risk of long-term cardiotoxicity. Thus, in the second part of this thesis, we identified cardioprotective molecules from chemical libraries by developing a high throughput screening assay. We identified 6 potent and specific hits and validated them in 3 cellular models. We investigated the mechanisms of actions of each molecule and their cellular impact by using siRNA silencing, western-blot analysis, fluorescent imagery and real-time metabolic analyses. Three molecules could enter rapidly in preclinical and clinical studies in combination with radiation or chemotherapeutic agents for therapeutic development, while other three molecules may require further chemical optimization

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André, Fanny. "Influence du métabolisme mitochondrial dans la survie et la mort des cellules tumorales : intérêt du ciblage mitochondrial pour le traitement des cancers." Thesis, Lille 2, 2017. http://www.theses.fr/2017LIL2S001/document.

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Abstract:

La mitochondrie occupe un rôle essentiel au sein des cellules cancéreuses. Etant la source principale de synthèse d’ATP mais est également le lieu de réactions anaboliques et cataboliques, la mitochondrie supporte le développement tumoral. De plus, la mitochondrie est également impliquée dans la réponse aux stress cellulaire en régulant notamment l’autophagie ou la mort des cellules cancéreuses.Dans ce contexte, nous avons démontré que la fonction mitochondriale peut altérer la réponse au stress réticulaire permettant la survie des cellules tumorales. En effet, la surexpression de la protéine GILZ (Glucocorticoid-Induced Leucine Zipper) atténue la mort cellulaire induite par le stress réticulaire. Ceci est permis grâce au maintien du réseau mitochondrial et à l’augmentation de la fonction mitochondriale. Dans cette étude, nous avons démontré que le maintien de la fonction mitochondriale est important pour l’effet protecteur de GILZ puisque l’utilisation de lignées cellulaires de mélanome dépourvues d’activité mitochondriale (lignées ρ0) et surexprimant GILZ sont sensibles à la mort induite par les inducteurs de stress réticulaire. Nos études ont également démontré que l’augmentation de la fonction mitochondriale induite par GILZ peut être utilisée pour resensibiliser les cellules cancéreuses à la mort notamment en utilisant des molécules prooxydantes comme l’elesclomol.Dans un autre contexte tumoral, nous avons également démontré qu’une sous population de cellules de mélanome BRAFV600E peuvent augmenter leur métabolisme mitochondrial dans le but de survivre à la mort cellulaire induite par les inhibiteurs de MAPK. La résistance aux MAPKi implique une augmentation significative de l’OxPHOS mitochondriale associée un remodelage du réseau mitochondrial autour du réticulum endoplasmique facilitant la recapture du calcium mitochondrial. Nos résultats ont permis de démontrer que la fonction mitochondriale est cruciale pour la survie des cellules cancéreuses. De part son rôle cellulaire multiple, il apparaît clairement que la mitochondrie constitue une cible thérapeutique de choix dans le traitement des cancers Mitochondria occupies a key role in cancer cells. As the main source of ATP synthesis and the site of anabolic and catabolic reactions, mitochondria support tumor development. Besides, mitochondria are also involved in the response to cellular stress regulating autophagy or cancer cell death.In this context, we have demonstrated that mitochondrial function may alter the ER stress response thus promoting tumor cell survival. Indeed, overexpression of the Glucocorticoid-Induced Leucine Zipper protein (GILZ) protein attenuates endoplasmic reticulum stress mediated cell death. This is achieved by maintaining the mitochondrial network and the increase of mitochondrial function. In this study, we demonstrated that maintaining mitochondrial function is important for the protective effect of GILZ since using melanoma cell lines lacking mitochondrial activity (ρ0 cell lines) and overexpressing GILZ are susceptible to death induced by reticular stress inducers. Our studies have also shown that the increase of mitochondrial function induced by GILZ can be used to re-sensitize the cancer cells to death induced by prooxidant molecules as elesclomol.In another tumoral context, we have also demonstrated that a sub-population of BRAF mutated melanoma cells can increase mitochondrial metabolism to survive to ER stress-mediated cell death induced by several MAPK inhibitors. Resistance to MPAki involves a significant increase in mitochondrial OXPHOS associated with mitochondrial network remodeling around the ER, which facilitates mitochondrial calcium uptake. Our results have shown that mitochondrial function is crucial for the survival of cancer cells. Altogether our data indicate that given their multiple cellular roles, cancer cell mitochondria constitute attractive therapeutic targets

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Algret, Romain. "Le complexe SEA : Structure et Fonction d’un Nouveau Régulateur de la Voie TORC1." Thesis, Paris 11, 2014. http://www.theses.fr/2014PA11T006.

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Abstract:

La voie TORC1 joue un rôle majeur dans le contrôle de la croissance cellulaire et de la réponse à divers stress. Le dérèglement de cette voie est constaté dans de nombreux cancers et autres maladies. Au cours de ma thèse, j’ai montré que le complexe SEA émerge comme un régulateur central des différentes activités de TORC1. Durant la carence azotée, les délétions des gènes du complexe SEA dans l’organisme modèle S.cerevisiae mènent à la délocalisation de la kinase Tor1 vers le cytoplasme, à des défauts d’autophagie et à la fragmentation de la vacuole. L’inactivation de TORC1 par le traitement avec la rapamycine ou pendant la carence azotée change le niveau d’expression des membres du complexe SEA. De plus, le complexe SEA interagit avec la mitochondrie, joue un rôle dans la réponse au stress oxydatif et peut servir de lien moléculaire entre les fonctions mitochondriales et la voie TORC1. Enfin, j’ai pu observer que le complexe SEA est impliqué dans les mécanismes de résistance à une drogue souvent utilisée en chimiothérapie, la doxorubicine. Je présente dans mes travaux la première carte d’interconnectivité des protéines composant le complexe SEA. Nos données suggèrent que le complexe SEA émerge comme une plateforme qui peut coordonner les activités structurales et enzymatiques nécessaires pour le fonctionnement efficace de la voie de signalisation TORC1 The TORC1 pathway plays a major role in controlling cell growth and response to various stresses. Deregulation of this pathway is found in many cancers and other diseases. In my thesis, I have shown that the SEA complex emerges as a central regulator of the various activities of TORC1. During the nitrogen deficiency, deletions of SEA complex genes in the model organism S.cerevisiae lead to the relocation of Tor1 kinase to the cytoplasm, to defects in autophagy and the fragmentation of the vacuole. Inactivation of TORC1 by treatment with rapamycin or nitrogen starvation changes the level of expression of SEA complex members. Moreover, the SEA complex interacts with mitochondrion, plays a role in oxidative stress response and can serve as a molecular link between mitochondrial functions and TORC1 pathway. Finally, I observed that the SEA complex is involved in the mechanisms of resistance to a drug often used in chemotherapy, the doxorubicin. I present in my work the first interconnectivity map protein of the SEA complex component. Our data suggest that the SEA complex emerges as a platform that can coordinate structural and enzymatic activities necessary for the efficient function of the TORC1 signalling pathway

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Goron, Arthur. "Propriétés nutritionnelles de la citrulline : un nouvel acteur dans la régulation du métabolisme protéino-énergétique." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2017. http://www.theses.fr/2017GREAV016/document.

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Abstract:

Outre son rôle dans le métabolisme du cycle de l’urée, la citrulline possède de nombreuses propriétés notamment celle de stimuler la synthèse protéique musculaire. Or, la synthèse protéique est un poste de dépense énergétique important de la cellule. Nos travaux ont ainsi exploré, à la fois in vivo et in vitro, les effets de la citrulline sur le métabolisme énergétique afin de comprendre comment l’activation de la synthèse protéique musculaire par cet acide aminé est coordonnée avec le métabolisme énergétique. Nos résultats ont permis de mettre en évidence que la citrulline module bien le métabolisme énergétique, notamment via une réorientation des flux énergétiques au profit de la synthèse protéique. De plus, nos travaux ont précisé les effets de la citrulline sur le métabolisme protéique avec notamment un effet synergique de la citrulline et de l’exercice sur la synthèse protéique et sur la performance. Enfin, ces travaux ont permis d’explorer pour la première fois in vitro les effets de la citrulline (et de la leucine) sur le sécrétome musculaire. Nous avons ainsi démontré que la citrulline module le sécrétome musculaire et mis en évidence la complexité de régulation des protéines sécrétées par les acides aminés. En conclusion, nos travaux sont une contribution à la meilleure compréhension de la régulation musculaire du métabolisme protéino-énergétique par la citrulline Besides his role in the metabolism of the urea cycle, citrulline has many properties including the ability to stimulate muscle protein synthesis. However, protein synthesis is an important item of cell energy expenditure. Our work has explored both the in vivo and in vitro effects of citrulline on energy metabolism in order to understand how the activation of muscle protein synthesis by this amino acid is coordinated with energy metabolism. Our results have shown that citrulline modulates energy metabolism via a reorientation of energy flux in favor of protein synthesis. Moreover, our work has clarified citrulline effects on protein metabolism with a synergistic effect of citrulline and exercise on protein synthesis and performance. Finally, this work allowed to explore for the first time citrulline (and leucine) effects on muscle secretome. We have thus demonstrated that citrulline modulates muscle secretome and highlighted how complex is the regulation of secreted proteins by amino acids. In conclusion, our work contributes to a better understanding on muscle regulation of protein-energy metabolism by citrulline

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Chabi, Béatrice. "Altérations génétiques et métaboliques de la mitochondrie : pathologies et vieillissement." Clermont-Ferrand 1, 2003. http://www.theses.fr/2003CLF1MM23.

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Landes, Thomas. "Dynamique mitochondriale et apoptose : rôle de l'interaction entre Opa1 et Bnip3." Toulouse 3, 2009. http://thesesups.ups-tlse.fr/671/.

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Abstract:

La morphologie mitochondriale résulte d'un équilibre dynamique entre des évènements de fission et de fusion des membranes mitochondriales. Des données dans la littérature indiquent une relation étroite entre la dynamique mitochondriale et l'activation de la voie mitochondriale de l'apoptose qui consiste, via l'action des protéines de la famille de Bcl-2, en la perméabilisation de la membrane externe mitochondriale et au relargage de molécules apoptogènes, dont le cytochrome c, de l'espace inter-membranaire vers le cytoplasme. Ces dernières années, nos travaux nous ont conduit à isoler Opa1, une protéine indispensable à la fusion de la membrane interne mitochondriale. L'oligomérisation de cette dynamine a plus récemment été impliquée dans le contrôle de la conformation des crêtes mitochondriales, structures renfermant la majeure partie du cytochrome c. Afin de mieux appréhender ces deux fonctions de la protéine, une recherche de partenaires a été réalisée, au laboratoire, par une approche de double hybride chez la levure. Mon travail de thèse s'est focalisé sur la caractérisation physique et fonctionnelle de l'interaction entre Opa1 et l'un de ses partenaires, Bnip3, un membre pro-apoptotique de la famille de Bcl-2. Cette étude apporte des éléments déterminants pour la compréhension de la relation entre dynamique mitochondriale et apoptose et pourrait à terme être capital dans l'élucidation des mécanismes physiopathologiques de l'atrophie optique dominante de type 1, causée par des mutations du gène codant pour Opa1 Mitochondria are highly dynamic organelles that continually fuse and divide. Several studies suggest a link between mitochondrial dynamics and the intrinsic pathway of apoptosis, mediated by members of the Bcl-2 family, leading to the release of apoptogenic proteins, including cytochrome c, from the mitochondrial intermembrane space into the cytosol. We have previously identified Opa1 a dynamin of the inner membrane that regulates mitochondrial fusion. More recently, Opa1 has also been proposed to control, during apoptosis, cytochrome c redistribution through its capacity to locally form oligomers at mitochondrial cristae junctions. In this study, we identified Bnip3, a mitochondrial pro-apoptotic BH3-only protein of the Bcl-2 family, as a physical and functional partner of Opa1. Overall, our results give some insight into the relationship between mitochondrial dynamics and apoptosis and, in the future, may help to understand the aetiology of autosomal dominant optic atrophy, caused by Opa1 mutations

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Cassereau, Catherine. "Le chromosome mitochondrial." Paris 5, 1988. http://www.theses.fr/1988PA05P072.

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Dal, Bo Davide. "Acteurs moléculaires des interactions énergétiques entre le chloroplaste et la mitochondrie chez la diatomée marine Phaeodactylum tricornutum." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019GREAV048.

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Abstract:

Pour produire l’énergie nécessaire au métabolisme cellulaire, les eucaryotes photosynthétiques se servent de deux organites : le chloroplaste et la mitochondrie. Le premier est capable de convertir l’énergie lumineuse en énergie chimique et la deuxième est le lieu de la phosphorylation oxydative. Puisque les deux organites partagent la même fonction de production d’énergie, leurs activités doivent être régulées. Chez les plantes et les algues vertes ces deux « moteurs » cellulaires travaillent principalement de façon indépendante selon les conditions environnementales, comme la présence de sucre ou de lumière. Au contraire, chez les diatomées, l’échange direct de ATP et de NAPDH entre ces organites est essentiel pour assurer la survie de la cellule. Bien que cette interaction énergétique ait été caractérisée d’un point de vue physiologique, les acteurs moléculaires responsables de ce processus restent encore inconnus. Dans le cadre de mon projet de thèse, quatre protéines candidates ont été sélectionnées et étudiées pour déterminer leur implication dans les échanges énergétiques entre ces deux organites. Ces protéines sont des transporteurs localisés au niveau de l’enveloppe chloroplastique et de la membrane interne de la mitochondrie. Pour comprendre leur rôle physiologique, les souches mutantes correspondantes ont été générées. La capacité photosynthétique et la respiration cellulaire de ces mutants ont été évaluées par des approches de fluorescence, de spectroscopie, ou de mesure du taux d’évolution de l’oxygène. Ces mesures suggèrent que les transporteurs sélectionnés contrôlent en partie les mécanismes des échanges énergétiques entre le chloroplaste et la mitochondrie bien que d’autres protéines (non identifiées) semblent aussi impliquées dans cette régulation. Une caractérisation plus avancée de ces transporteurs pourrait permettre d’augmenter la production de biomasse des microalgues dans le cadre d’applications biotechnologiques, en favorisant l’utilisation simultanée de la respiration et de la photosynthèse (mixotrophie) To produce the energy needed for cell metabolism, eukaryotic photosynthetic organisms rely on two organelles: the chloroplast and the mitochondrion. The former converting light energy into chemical energy, the latter performing cell respiration. Since both organelles have overlapping function, their activities need to be regulated. While in plants and green algae they seem to work overall independently according to environmental conditions, like light and sugar availability, in Diatoms the direct exchange of ATP and NADPH between these two organelles are essential for the cell’s survival. Although the physiology of this energetic crosstalk is well established, the molecular actors of this process are still unknown. During this PhD project, I have selected four candidate proteins, which turned out to play a role the organelles’ cross talk mechanisms. These are transporters predicted to be located within the chloroplast envelope and the inner membrane of the mitochondrion. To understand their physiological role, we compared the photosynthetic performances of the wildtype and the mutant strains with spectroscopic and fluorescence approaches, while the respiration was quantified measuring the oxygen evolution rates.The observed differences suggest that the selected transporters play a role the chloroplast-mitochondrion crosstalk and that other proteins might be involved in this regulative process.The further characterization of these transporters might also validate them as possible targets to improve algal biomass productivity for biotech, promoting the simultaneous use of respiration and photosynthesis (mixotrophy)

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Villedieu, Camille. "Rôle de la SIRT3 et de la déacétylation des protéines mitochondriales dans la cardioprotection : effet du vieillissement." Thesis, Lyon, 2018. http://www.theses.fr/2018LYSE1017/document.

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Abstract:

L'infarctus du myocarde est une des première cause de mortalité mondiale et l'amélioration de la prise en charge et des techniques de reperfusion ont permis une amélioration de la survie des patients. Les méthodes de cardioprotection se sont développées afin de limiter la taille d'infarctus après l'épisode d'ischémie reperfusion dans le but de limiter les effets délétères de l'infarctus du myocarde, tels que le remodelage ventriculaire et l'insuffisance cardiaque.Dans notre étude, nous nous sommes particulièrement focalisés sur le rôle majeur de la mitochondrie dans les phénomènes de mort cellulaire associés à l'ischémie reperfusion. Au sein de la mitochondrie, notre cible principale était la sirtuine 3 (SIRT3), dont les modifications post-traductionnelles associées ont été montrées comme ayant un rôle potentiel dans la modulation de la mort cellulaire liée à l'ischémie reperfusion. Ainsi, dans la première partie de notre travail, nous avons pu mettre en évidence (1) la nécessité de la SIRT3 dans les mécanismes de cardioprotection chez les souris jeunes et (2) l'importance de la déacétylation par la SIRT3 de la cyclophiline D (CypD) dans la réussite de la cardioprotection.Récemment, de nombreuses études précliniques ont mis en avant de nouvelles techniques de cardioprotection efficace chez différents modèles animaux, qui n'ont pourtant pas fait leur preuve lors de la transposition en étude clinique. Dans une seconde partie de notre travail, nous nous sommes attachés à comprendre une des raisons de ces différents échec cliniques, en nous appuyant sur le simple constat que les études précliniques sont réalisées sur des animaux jeunes, alors que l'infarctus du myocarde est une pathologie des personnes sénescentes. Nous avons ainsi étudié l'impact du vieillissement sur différentes méthodes de cardioprotection utilisées au laboratoire, et avons mis en évidence (3) des modifications mitochondriales impactant la déacétylation de la CypD en réponse aux techniques de cardioprotection chez les souris âgées. Cette étude nous a permis de soulever un problème majeur des études précliniques, à savoir l'âge des modèles animaux utilisés par rapport à la pathologie étudiée.Ce travail a donc permis de déterminer le rôle crucial de la déacétylation de la CypD et de la SIRT3 dans la cardioprotection, mais aussi de soulever la question de l'âge des modèles animaux avant de possibles transferts des avancées thérapeutiques en clinique humaine Myocardial infarction is one of the leading causes of global mortality and improved management and reperfusion techniques have improved patient survival. Cardioprotection methods have been developed to limit the infarct size after ischemia reperfusion episode in order to limit the deleterious effects of myocardial infarction, such as ventricular remodeling and heart failure.In our study, we focused particularly on the major role of mitochondria in cell death phenomena associated with ischemia reperfusion. Within the mitochondria, our main target was sirtuin 3 (SIRT3), whose associated post-translational modifications have been shown to have a potential role in modulating ischemia-related reperfusion cell death. Thus, in the first part of our work, we were able to highlight (1) the need for SIRT3 in cardioprotection mechanisms in young mice and (2) the importance of SIRT3 deacetylation of cyclophilin D (CypD) in the success of cardioprotection.Recently, numerous preclinical studies have highlighted new techniques of effective cardioprotection in different animal models, which have not yet proved their worth after transposition in clinical study. In a second part of our work, we have endeavored to understand one of the reasons for these different clinical failures, based on the simple observation that preclinical studies are carried out on young animals, while myocardial infarction is a pathology of senescent people. We studied the impact of aging on various cardioprotection methods used in the laboratory, and demonstrated (3) mitochondrial changes impacting the deacetylation of CypD in response to cardioprotection techniques in aged mice. This study allowed us to raise a major problem of preclinical studies, namely the age of animal models used in relation to the pathology studied.This work has thus made it possible to determine the crucial role of deacetylation of CypD and SIRT3 in cardioprotection, but also to raise the question of the age of animal models before possible transfer of therapeutic advances in human clinical practice

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Paradis, Stephanie. "Effet cardioprotecteur des ligands de la protéine translocatrice mitochondriale (TSPO) au cours de l'ischémie-reperfusion myocardique expérimentale : rôle du cholestérol." Thesis, Paris Est, 2012. http://www.theses.fr/2012PEST0071.

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Abstract:

Dans ce travail, nous avons montré qu'un nouveau ligand du TSPO, le TRO40303, possède des propriétés cardioprotectrices, confirmant que le TSPO joue un rôle important dans les effets délétères engendrés par l'ischémie-reperfusion myocardique. Des effets similaires ont déjà été observés avec d'autres ligands du TSPO, notamment le 4'-chlorodiazépam, mais le mécanisme d'action par lequel ces molécules exercent leur effet cardioprotecteur reste pour une large part encore mal connu. Nous avons montré chez le rat que la reperfusion d'un myocarde ischémié s'accompagne d'une augmentation du cholestérol mitochondrial, de la formation d'oxystérols et d'un stress oxydant majeur. Le 4'-chlorodiazépam inhibe ces effets et améliore les fonctions mitochondriales post-ischémiques, révélant que le TSPO est responsable du transport du cholestérol dans la mitochondrie cardiaque et que ce dernier, sous des formes oxydées ou non, pourrait participer aux effets délétères de la reperfusion. La limitation de l'entrée du cholestérol dans la mitochondrie lors de la reperfusion d'un myocarde ischémié est un mécanisme original qui pourrait donc contribuer à l'effet cardioprotecteur des ligands du TSPO. Enfin, nous avons montré que chez des rats génétiquement modifiés et associant hypercholestérolémie, obésité et diabète de type II, le cholestérol mitochondrial est d'une part très élevé, avec ou sans ischémie-reperfusion myocardique et d'autre part que le 4'-chlorodiazépam n'a pas d'effet sur le cholestérol mitochondrial après ischémie-reperfusion. Ces résultats suggèrent que les mécanismes d'action des ligands du TSPO sont probablement différents et que les traitements doivent être adaptés en présence de facteurs de co-morbidité In the present work we showed that a new TSPO ligand, TRO40303, has cardioprotective properties confirming that TSPO plays a key role in the deleterious effects of myocardial ischemia-reperfusion. Similar effects have been observed with other TSPO ligands, such as 4'-chlorodiazepam, but the mechanism of action of these molecules is not known. We showed that ischemia-reperfusion in rats increased mitochondrial concentration of cholesterol, oxysterol formation and oxidative stress. 4'-Chlorodiazepam inhibited these effects and improved post-ischemic mitochondrial functions, revealing that TSPO is responsible for cholesterol transport in cardiac mitochondria and that cholesterol, in oxidized or non-oxidized forms, could participate in the deleterious effects of reperfusion. The limitation of the increase in cholesterol in mitochondria during ischemia-reperfusion is an original mechanism which could contribute to the cardioprotective effect of TSPO ligands. We then showed, in genetically modified rats with hypercholesterolemia, obesity and type II diabetes, that the concentration of mitochondrial cholesterol is very high with or without ischemia-reperfusion. We further demonstrated that 4'-chlorodiazepam has no effect on mitochondrial cholesterol after ischemia-reperfusion. These results suggest that the mechanisms of action of TSPO ligands probably differ in these conditions and that treatment must be adapted in accordance with the presence of factors of co-morbidity

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Addo, Mathew Glover. "Identification of new nuclear genes involved in the mitochondrial genome maintenance." Thesis, Paris 11, 2011. http://www.theses.fr/2011PA112065.

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Abstract:

Sous le terme de maladies mitochondriales, on désigne des maladies multi-systémiques ou à expression tissu-spécifique dues à un déficit de la phosphorylation oxydative qui est assurée par le fonctionnement de 5 complexes protéiques enzymatiques (chaîne respiratoire) parmi lesquelles 13 sous-unités sont codées par le génome mitochondrial, les autres par le génome nucléaire. Ces pathologies recouvrent donc en pratique des maladies génétiques par mutation de l’ADN mitochondrial (ADNmt) mais aussi des maladies génétiques à hérédité mendélienne classique. Dans les cytopathies mitochondriales liées à des mutations de gènes nucléaires, il existe deux sortes de gènes (i) à effet direct correspondant à des gènes codant pour les sous-unités protéiques de la chaîne respiratoire ou leur assemblage, et (ii) à effet indirect correspondant à des gènes codant pour des protéines impliquées dans le maintien et la réplication de l'ADN mitochondrial. Des mutations dans cette dernière classe de gènes peuvent s'accompagner d'anomalies quantitatives ou qualitatives de l'ADNmt : déplétion de l'ADNmt (réduction majeure du nombre de molécules d'ADNmt) et délétions multiples.Après des dosages enzymatiques de l’activité des complexes respiratoires mitochondriaux chez les patients, le ou les types de complexes altérés sont connus. Un grand nombre de gènes mutés responsables de pathologies mitochondriales ont été identifiés, tous codant des constituants des différents complexes de la chaîne respiratoire. Ces dernières années, le groupe d’Agnès Rötig (Hôpital Necker, Paris) a identifié de nouveaux gènes grâce à une approche gènes candidats ou grâce à des tours de génome de familles consanguines de patients qui permettent de délimiter une région chromosomique portant la mutation à l’état homozygote. La validation de l’effet délétère de la mutation identifiée se fait en général en utilisant des organismes modèles d’étude comme les cellules humaines en culture ou bien la levure. Cependant, il reste un grand nombre de cas où la mutation n’a pas pu être identifiée, soit parce que le déficit de tel ou tel complexe ne met pas en jeu un des composants connus de ce complexe ou bien plusieurs complexes de la chaîne respiratoire sont déficitaires mettant en jeu, dans un grand nombre de cas, le maintien de l’ADN mitochondrial pour lequel peu de gènes sont connus.Au laboratoire d’Orsay, nous disposons de deux organismes modèles d’étude, la levure S. cerevisiae et le nématode C. elegans. La levure S. cerevisiae est l’organisme modèle de choix pour étudier les fonctions mitochondriales grâce à ses caractéristiques comme la respiration facultative, mais aussi et surtout par la puissance de sa génétique et le fait que les mitochondries peuvent être transformées. Cependant de par sa respiration facultative et sa division clonale, elle ne se prête pas facilement à des études sur la stabilité de l’ADNmt. En effet, S. cerevisiae perd très facilement son ADNmt après inactivation d’un grand nombre de gènes impliqués dans pratiquement toutes les voies de la biogenèse mitochondriale. Cette levure ne peut donc pas être utilisée de façon simple pour l’étude de la transmission de l’ADN mitochondrial. C’est pourquoi nous nous sommes alors intéressés à l’autre organisme modèle développé au laboratoire, le nématode C. elegans dont ses caractéristiques en font un excellent modèle complémentaire à la levure Mitochondrial respiratory chain diseases of nuclear origin represent one of the major causes of metabolic disorders. These diseases are characterized by a huge clinical and genetic heterogeneity which is a major problem in identifying the disease causing gene. Although several gene mutations have already been found in some patients or families, the disease causing gene of the majority is yet to be determined. The overall structure and gene content of the mitochondrial genome and the proteins required for mtDNA transactions are largely conserved from yeast to human offering the opportunity to use animal models to understand the molecular basis of mitochondrial dysfunctions. To expand the number of human candidate genes of mitochondrial diseases involved in mtDNA maintenance, we have developed in this study, the nematode Caenorhabditis elegans as a model organism to identify new proteins involved in mtDNA maintenance by combining RNAi and ethidium bromide exposure. We have developed a large-scale screening method of genes required for mtDNA maintenance in the worm and initially indentified four new C. elegans genes (atad-3, dnj-10, polrmt, phi-37 and immt-1) involved in mtDNA stability. The human homologs of these genes (ATAD3, DNAJA3, POLRMT and ATP5A1) can be now considered as candidate genes for patients with quantitative mtDNA deficiencies. Using our screening design we have begun to screen all the C. elegans genes encoding mitochondrial proteins. Of the 721 estimated C. elegans mitochondrial genes homologous to human genes, we have tested 185 genes and found that 41 genes are required for the maintenance of the mitochondrial genome in post mitotic cells. These genes fall into three main functional categories of metabolism, protein synthesis and oxidative phosphorylation. Finally, in this study, we investigated the reversibility of mtDNA depletion with drugs to counteract POLG dificiency. Three molecules, Chlorhexidine, Resveratrol and Bezafibrate, have been tested to restore normal mtDNA content and worm life cycle. These experiments hold promise for future work using C. elegans as a pharmacological model for mitochondrial diseases.Altogether, the data generated in this work is a starting point for promising advances in the mitochondrial field, showing the relevance of the nematode as a model organism to study fundamental processes as well as human health research

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Gutierrez, Cortes Nicolas. "Expression métabolique des polymorphismes mitochondriaux : mutations pathogènes et haplogroupes." Thesis, Bordeaux 2, 2011. http://www.theses.fr/2011BOR21877/document.

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Abstract:

Les mitochondries, organelles intracellulaires des eucaryotes, fournissent par les oxydations phosphorylantes l'essentiel de l'énergie nécessaire aux différents travaux cellulaires sous la forme d'ATP grâce à un couplage entre la chaîne respiratoire et l’ATPsynthase. Ces réactions du métabolisme énergétique sont assurées par des complexes enzymatiques constitués de sous-unités codées à la fois par l'ADN nucléaire et par l'ADN mitochondrial. Il a été montré que des défauts dans l'activité de ces complexes pouvaient être responsables de l’apparition de pathologies regroupées sous le nom de cytopathies d’origine mitochondriale. Un des problèmes fondamentaux qui se pose lors de l’étude des mécanismes conduisant aux pathologies mitochondriales est de comprendre l’influence de l’ADN mitochondrial sur le métabolisme de la mitochondrie. En effet, la mitochondrie possède son propre ADN, et les mutations de cet ADN sont classées selon leur impact sur le métabolisme mitochondrial : des mutations pathogènes, qui ont des répercussions négatives sur ce métabolisme, et des polymorphismes, qui sont considérés comme étant neutres.Pour étudier l’influence de l’ADNmt sur le métabolisme énergétique, j’ai utilisé deux modèles d’étude : des cybrids portant des mutations de l’ADNmt retrouvées chez des patients atteints de surdité non-syndromique, et des cybrids portant des polymorphismes caractéristiques de l’haplogroupe J.Les résultats obtenus nous indiquent clairement que la différence entre des mutations pathogènes et des polymorphismes n’est pas aussi importante que ce qui était jusqu’à alors supposé. En effet, elle dépend d’un ensemble de facteurs tels que (i) le fonds génétique nucléaire et mitochondrial, (ii) de facteurs environnementaux. Car sous l’influence de ces différents facteurs une mutation considérée comme pathogène peut devenir neutre, et un polymorphisme considéré comme neutre peut devenir pathogène Mitochondria, intracellular organelles of eukaryotic organisms, provide most of the necessary energy for cellular activity through oxidative phosphorylation, synthesizing ATP (energy source for the cell) by a coupling between the respiratory chain and the ATPsynthase. These energy metabolism reactions are carried out by enzymatic complexes constituted by sub-units coded by both nuclear and mitochondrial DNA. It has been shown that activity defects in these complexes could be responsible for a group of pathologies under the name of mitochondrial cytopathies.One of the fundamental issues of the study of the mechanisms that lead to mitochondrial cytopathies is the understanding of the influence that mitochondrial DNA has over mitochondrial metabolism. Indeed, mitochondria have their own DNA, and mutations in this DNA are classified according to their impact on mitochondrial metabolism: pathological mutations, which have negative consequences on mitochondrial metabolism, and polymorphisms, which are considered to be neutral.In order to study the influence of mtDNA on energy metabolism, I used two different models: cybrid cells carrying mtDNA mutations found in non-syndromic hearing loss patients, and cybrid cells carrying polymorphisms defining haplogroup J.The results gathered in these studies show that the difference between pathological mutations and polymorphisms is not as big as previously believed. Indeed, it depends on several factors, such as the nuclear and mitochondrial genetic backgrounds, as well as the environmental factors, because under the influence of these factors a mutation considered as pathological may become neutral, and a polymorphism considered neutral may become pathological

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Jeandard, Damien. "Import d'ARN dans les mitochondries de cellules humaines : identification à grande échelle et applications thérapeutiques." Thesis, Strasbourg, 2019. http://www.theses.fr/2019STRAJ005.

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Abstract:

Les mutations dans le génome mitochondrial humain sont souvent associées à de graves maladies neuromusculaires. Mon projet de thèse a consisté tout d’abord au développement d’une stratégie thérapeutique basée sur l’import mitochondrial de molécules d’ARN. J’ai pu démontrer que l’expression stable de molécules d’ARN recombinantes dans les cellules humaines permet de diminuer le taux de mutations pathogéniques de l’ADN mitochondrial. Dans une seconde partie, j’ai élaboré une nouvelle méthode, CoLoC-seq, permettant l’identification à grande échelle des ARN localisés dans les mitochondries. En appliquant cette méthode sur des cellules humaines, j’ai pu confirmer l’adressage mitochondrial de certains ARN cytosoliques non-codant et identifier de nouveaux ARN potentiellement importés. Ces données permettront d’élargir les connaissances sur les voies d’adressage mitochondrial des ARN, leurs mécanismes et leur régulation, et d’optimiser les stratégies thérapeutiques basées sur l’import d’ARN Mutations in the human mitochondrial genome are often associated with severe neuromuscular disorders. The first part of my thesis project consisted in the development of a therapeutic strategy based on the mitochondrial import of RNA molecules. I demonstrated that the stable expression of recombinant RNA molecules in human cells induced the decrease of the pathogenic mutation load in mitochondrial DNA. In the second part, I developed a nex method, CoLoC-seq, for the large-scale identification of RNA species localized in the mitochondria. By applying this method to human cells, I confirmed the mitochondrial targeting of some non-coding cytosolic RNAs and identified new potentially imported RNAs. These data will broaden the knowledge on the pathway of RNA targeting into the mitochondria, its mechanisms and regulation, and will allow optimization of the therapeutic strategies based on RNA import

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Delsol, Cédric. "Le Génome mitochondrial des Mammifères et les données moléculaires hypervariables dans la description de l'histoire évolutive des Arvicolinae." Thesis, Montpellier 2, 2010. http://www.theses.fr/2010MON20190/document.

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Abstract:

L'acquisition, en laboratoire, des génomes mitochondriaux complets de plusieurs espèces de rongeurs Arvicolinae permet la définition de l'histoire évolutive du groupe dans un cadre évolutif et temporel. Ces relations phylogénétiques sont inférés sur un grand nombre de caractères (16000 pb), grâce à des méthodes d'analyses statistiques novatrices.La base de données moléculaires constituée représente un échantillon de génomes mitochondriaux à évolution dite "rapide", ouvrant des perspectives quant à la description des points chauds mutationnels dans des études de génomique comparative, et permettant d'identifier plus globalement la source de l'hétérogénéité des taux de substitution mitochondriale au sein des génomes mitochondriaux des Mammifères Experimental acquisition of complete mitochondrial genome for several Arvicolinae species allows defining evolutionary history of the group in evolutionary and temporal frames. These phylogenetic relationships are inferred on a great number of characters (16000 bp), thanks to innovator statistical analysis methods.Constituted molecular data set represents a sample of "fast evolving" mitochondrial genomes, and allows describing mutational hots spots in comparative genomic studies, and identifying globally the origin of mitochondrial substitution rate heterogeneity detected in Mammalian mitochondrial genomes

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Macchi, Marc. "Contribution à l' étude de la morphogénèse des mitochondries chez la drosophile." Thesis, Aix-Marseille, 2012. http://www.theses.fr/2012AIXM4051/document.

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Abstract:

Les mitochondries sont des organelles de quelques micromètres qui proviendraient de l'incorporation d'une alpha-protéobactérie dans le cytoplasme des cellules eucaryotes par endosymbiose. Dans les cellules eucaryotes, la mitochondrie joue un rôle central dans la production d'ATP, mais aussi dans la mort cellulaire programmée par apoptose ainsi que dans la biosynthèse de nombreuses molécules. Les mitochondries sont très polymorphes, leurs taille, forme et organisation varient considérablement selon le type cellulaire ou l'état physiologique ou pathologique de la cellule. Depuis une vingtaine d'année, l'étude des mécanismes qui contrôlent la morphogenèse, la dynamique de fission et de fusion mitochondriale et leurs rôles physiologiques est devenue un domaine majeur dans la recherche sur la mitochondrie. De plus, avec les progrès de la vidéo-microscopie, il est devenu possible de filmer des mitochondries dans le cytoplasme de cellules vivantes. Durant ma thèse, j'ai participé à la caractérisation de la fonction du gène Pantagruelian Mitochondria I (PMI), un nouveau déterminant de la morphologie des mitochondries que nous avons découvert chez la drosophile. PMI est une protéine de la membrane interne qui, en intervenant dans l'organisation de cette membrane, est indispensable à la formation de mitochondries de forme tubulaire. J'ai également contribué au développement d'outils et de méthodologies permettant la visualisation et l'étude de la dynamique mitochondriale dans des embryons de drosophiles vivants Mitochondria are organelles which are a few micrometers long and are originated from the incorporation of an alpha-proteobacteria in the cytoplasm of eukaryotic cells through endosymbiosis. In eukaryotic cells, mitochondria play a central role in ATP production as well as in programmed cell death and in the biosynthesis of many molecules. Mitochondria are highly polymorphic in size and form. Their organization also varies considerably according to the cell type or physiological or pathological state of the cell. In the last two decades, the study of the mechanisms controlling morphogenesis, dynamic of mitochondrial fission and fusion and their physiological roles has become a major research field of mitochondria. In addition, the progress in video-microscopy enable to record mitochondrial dynamics in the cytoplasm of living cells. I participated in the research on the characterization of gene function called Pantagruelian Mitochondria I (PMI), a novel determinant of the mitochondrial morphology that we discovered in Drosophila. PMI, a protein of the inner membrane, is involved in its membrane organization and essential to form tubular mitochondria. I also contributed to the development of experimental tools and protocols to visualize and study the mitochondrial dynamics in living Drosophila embryos. Interestingly, a stereotyped process of mitochondrial remodeling during Drosophila embryogenesis has been found and it raised a question about its role in developmental processes through my work

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Monge, Claire. "Bioénergétique systémique moléculaire dans les cellules nerveuses et musculaires : compartimentation et hétérogénéité de la diffusion de l'ATP, Interactosome Mitochondrial." Grenoble 1, 2009. http://www.theses.fr/2009GRE10312.

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Abstract:

La bioénergétique moléculaire des systèmes est une nouvelle direction de recherche scientifique qui s'inscrit dans la Biologie des Systèmes. Elle étudie et décrit le métabolisme énergétique intégré cellulaire non seulement comme un réseau de réactions mais aussi décrit ses aspects spatiaux (organisation) et temporels (dynamique). La bioénergétique moléculaire des systèmes considère l'organisation spatiale intracellulaire comme un processus dynamique dont la topologie elle-même renferme des informations. Ce projet tend à mettre l'accent sur une approche expérimentale décrivant les réseaux de phospho-transferts intracellulaire. Le principal objectif de ce travail fut la description comparative de l'hétérogénéité de la compartimentation des nucléotides adényliques et la complexité structurale et fonctionnelle des communications entre la mitochondrie et d'autres structures ou processus intracellulaire (cytosquelette, glycolyse) dans les cellules nerveuses (synaptosomes) et cardiaques (cardiomyocytes adultes et lignée cancéreuse de cellules HL-1). Les résultats de ce projet ont démontré 1/ la régulation de la perméabilité de la membrane externe mitochondriale par le facteur X (association de la tubuline hétérodimérique avec la porine voltage dependent anion channel), 2/ le couplage fonctionnel entre la créatine kinase mitochondriale et l'adénine nucléotide translocase, 3/ les mécanismes de régulation de la respiration mitochondriale in vivo qui ont permis d'établir un schéma de l'Interactosome Mitochondrial, 4/ les variations de régulation métabolique associées au cancer et 5/ l'hétérogénéité de la diffusion des nucléotides adényliques et leur micro- voire nano-compartimentation après activation des créatines kinases (par spectroscopie à corrélation de fluorescence) Molecular Systems Bioenergetics is a new direction of scientific research, an important part of System Biology. It studies and describes not only the integrated energy metabolism of cells as reaction networks but also its spatial (organization) and temporal (dynamics) aspects. Molecular System Bioenergetics considers intracellular spatial organization as a dynamic, whose topology also carries information. This project aspired to emphasize an experimental approach to deal with the cellular phosphotransfer networks. The main objective of this work was the comparative description of heterogeneous compartmentation of adenine nucleotides and the complex intracellular structural and functional communications of mitochondria with other cellular structures or processes (cytoskeleton, glycolysis) in brain (synaptosomes) and cardiac cells (cardiomyocytes and cancerous HL-1 cells). Our results highlight 1/ the regulation of mitochondrial outer membrane permeability by the factor X (heterodimeric tubulin by association with the voltage dependent anion channel), 2/ the functional coupling between mitochondrial creatine kinase and adenine nucleotide translocase 3/ the mechanisms of respiration regulation in vivo and allowed the establishment of the Mitochondrial Interactosome theory, 4/ the changes in metabolism regulation in cancer cells and 5/ the heterogeneity of diffusion of adenine nucleotides and their micro- even nano-compartmentation after activation of creatine kinases (by Fluorescence Correlation Spectroscopy)

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De, Vecchis Dario. "Gaining insights into mitochondrial membrane fusion through a structural and dynamic atomistic model of the mitofusin Fzo1p." Thesis, Sorbonne Paris Cité, 2017. http://www.theses.fr/2017USPCC001.

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Abstract:

Les mitochondries sont des organites dynamiques dont la morphologie dépend de l’équilibre fusion/fission de leurs membranes. Ce processus essentiel à la survie cellulaire est nommé dynamique mitochondriale et sa dérégulation est associée à des troubles neurologiques. Cependant les mécanismes précis régissant la dynamique mitochondriale ne sont pas élucidés. Cette thèse porte sur la protéine Fzo1p, une grande GTPase de la superfamille des Dynamin-related-Protein. C’est un élément clé impliqué dans la fusion mitochondriale de la membrane externe de la levure. Sa structure et sa dynamique ont été étudiées par modélisation et simulations de dynamiques moléculaires tout-atome dans une bicouche lipidique solvatée. Le modèle structural obtenu tient compte de données expérimentales, de template structuraux, et de modèles ab initio du domaine transmembranaire de Fzo1p. Ce modèle a été validé expérimentalement par mutagenèse dirigée. Des permutations de charges ont confirmé des ponts salins à longue distance prédits dans le modèle. En outre, des mutations ont montré que les domaines coiled-coil de Fzo1p, contrairement à sa partie N-terminale, sont indispensables à sa fonction. L’ensemble des résultats expérimentaux et in silico met en évidence l’implication des domaines charnières dans le changement conformationnel de Fzo1p, ainsi que des résidus critiques affectant sa stabilité. Les précisions atomiques obtenues sur l’interaction de Fzo1p avec le GDP permet de formuler des hypothèses sur le mécanisme moléculaire de la catalyse du GTP pour la fusion membranaire; voire à la compréhension de la dynamique mitochondriale Mitochondria are dynamic organelles whose morphology is determined by fusion and fission of their membranes. This essential process is known as mitochondrial dynamics. Defects in mitochondrial dynamics are associated with neurological disorders making the investigation of physiological relevance. However, the precise sequence of events that lead mitochondrial dynamics are still not well characterised. Fzo1p, a large GTPase of the Dynamin-Related Proteins superfamily, is a key component in mitochondrial outer membrane fusion in yeast. During this PhD project I built a model of the protein Fzo1p. The structure and dynamics of the model was investigated through molecular modelling and all-atom molecular dynamics simulation in a fully hydrated lipid bilayer environment. The Fzo1p structural model integrates information from several template structures, experimental knowledge, as well as ab initio models of the transmembrane segments. The model is validated experimentally through directed mutagenesis, for instance charge-swap mutations confirm predicted long-distance salt bridges. A series of mutants indicate that coiled-coil domains are required for protein function at variance with its N-terminal region. Overall, the experimental and in silico approaches pinpoint the hinge domains involved in the putative conformational change and identifies critical residues affecting protein stability. Finally, key Fzo1p-GDP interactions provide insights about the molecular mechanism of membrane fusion catalysis. The model provides insight on atomic level and proposes a structure that will be instructional to understanding mitochondrial membrane fusion

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Yoboue, Djaha Edgar. "Contrôle et régulation de la biogenèse mitochondriale chez la levure Saccharomyces cerevisiae." Thesis, Bordeaux 2, 2011. http://www.theses.fr/2011BOR21855/document.

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Abstract:

Les mitochondries sont des organites qui remplissent d'importantes fonctions au sein de la cellule eucaryote notamment dans le métabolisme énergétique. En fonction de l'état physiologique (par exemple une variation de la demande énergétique), on peut constater d'importantes variations du contenu mitochondrial cellulaire. Ces variations impliquent une modification de la biogenèse mitochondriale qui est un processus complexe mettant à contribution divers acteurs protéiques ainsi que les génomes nucléaire et mitochondrial. Nous avons étudié la régulation de la biogenèse mitochondriale chez la levure Saccharomyces cerevisiae. Chez cet organisme, un des éléments clés de la biogenèse du compartiment mitochondrial est le facteur de transcription hétéromérique HAP. Ce dernier est constitué de 4 sous-unités dont la sous-unité activatrice est la protéine Hap4p. Nous avons mis en évidence une régulation de la protéine Hap4p par le stress oxydant et l'état rédox du glutathion. Ainsi, un stress oxydatif induit par des molécules pro-oxydantes ou encore un dysfonctionnement de la chaîne respiratoire mitochondriale induit une diminution de la protéine Hap4p. Cette diminution conduit à une diminution de la quantité de marqueurs mitochondriaux tels que les cytochromes et une forte diminution de la vitesse de respiration et de la vitesse de croissance. Nous nous sommes aussi intéressés à la régulation du complexe HAP par la molécule d'hème. Nos résultats sont les premiers à clairement mettre en évidence une régulation positive de la quantité de Hap4p par l'hème et suggèrent aussi une régulation post-traductionnelle de Hap4p par l'état rédox de cette molécule. Tous ces résultats apportent des éléments supplémentaires dans l'étude des mécanismes de la communication mitochondrie-noyau et de la régulation de la biogenèse mitochondriale Mitochondria are organelles that play important functions in eukaryotic cell especially in energy metabolism. According to the physiological state (for example energy demand variation), mitochondrial content can vary in large amounts within the cell. These variations involve the modification of mitochondrial biogenesis which is a complex process which depends on many proteins and both nuclear and mitochondrial genomes. We studied the regulation of mitochondrial biogenesis in the yeast Saccharomyces cerevisiae. In this organism, a key component of mitochondrial biogenesis is the heteromeric transcription factor HAP. It is constituted by 4 subunits, Hap4p being the activator subunit. We showed a regulation of Hap4p protein by oxidative stress and the glutathione redox state. Thus, oxidative stress induced by pro-oxidants or by mitochondrial respiratory chain dysfunction leads to a decrease in the Hap4p protein level. This decrease of Hap4p leads to a decrease in mitochondrial markers level such as cytochromes and a decrease of the respiratory and growth rates. We also interested in the regulation of the HAP complex by heme. Our results are the first to clearly show a positive regulation of Hap4p level by heme and also suggest a post-translational regulation of Hap4p by the heme redox state. Altogether, these results represent novel pieces to the study of the mitochondria-nucleus communication and the regulation of mitochondrial biogenesis

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Mlayeh, Lamia. "Etude de la régulation du VDAC des mitochondries de Phaseolus coccineus par les lipides membranaires." Doctoral thesis, Universite Libre de Bruxelles, 2013. http://hdl.handle.net/2013/ULB-DIPOT:oai:dipot.ulb.ac.be:2013/209434.

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Abstract:

Chez les végétaux, peu de canaux ioniques sont identifiés moléculairement. Nos travaux, par l’apport de preuves fonctionnelles, mettent en évidence les propriétés électrophysiologiques d’une protéine de la membrane mitochondriale externe (MOM) de Phaseolus coccineus, VDAC32. Nous montrons que cette protéine forme un canal partageant plusieurs caractéristiques électrophysiologiques typiques des canaux anioniques voltages dépendants (VDACs) (cinétique d'ouverture et de fermeture, sensibilité au voltage, conductance relativement grande, courbe de voltage dépendance en forme de cloche). Nous avons constaté que la concentration saline avait un effet sur la voltage-dépendance du canal. En effet, le VDAC devient insensible à la différence de potentiel appliquée lorsqu'il est reconstitué dans des concentrations physiologiques en sel. Nombreuses sont les expériences réalisées dans des conditions non physiologiques (1 M KCl), mais nous montrons dans ce travail que le canal ne se comporte pas de la même manière en conditions physiologiques (0,1 M KCl).La première partie de notre travail a été consacrée à l’étude de l’effet du cholestérol et deux phytostérols les plus abondants (sitostérol et stigmastérol) sur la voltage-dépendance du VDAC. Dans ce chapitre, nous avons montré l’effet des stérols sur la fonction des canaux ioniques au niveau moléculaire. Le rôle des stérols sur la sélectivité et la voltage-dépendance du VDAC a été mis en évidence. L’étude des phytostérols a permis de comprendre comment les propriétés du VDAC peuvent être modulées avec le type de stérol et son abondance dans la membrane. De même, la réversibilité de l’effet des phytostérols sur le VDAC en présence de la Méthyle-β-cyclodextrine a été prouvée. La conductance unitaire n’était pas affectée par l’addition des stérols.Le deuxième chapitre de cette thèse a été consacré à l’étude des deux principaux phospholipides membranaires ;la phosphatidylcholine (PC) et phosphatidyl-éthalamine (PE). Il a été montré qu’à des concentrations salines similaires à celles trouvées in vivo, la voltage-dépendance du VDAC est inhibée en présence de membrane formée de PC mais pas en présence de membrane formée de PE et/ou PE méthylé une fois et deux fois. De même, la voltage-dépendance est restaurée suite à l’ajout de 2% de phytostérol ou de 2% de PE ou lorsque le degré de méthylation de la choline diminue. L’effet des stérols sur la voltage-dépendance est réversible. Nous avons montré que la sélectivité aux anions augment lorsque le degré de méthylation de la choline diminue tandis que la conductance unitaire du canal est invariable.Nos résultats indiquent que l’interaction lipide-protéine est essentielle pour la régulation de l’activité du canal VDAC. La nature de la tête polaire des lipides est déterminante pour cette régulation ce qui suggère qu’elle s’effectue au niveau de l’interface membrane-solution. La suite de nos travaux nous a conduit à l’étude de l’effet du cation monovalent, divalent et trivalent sur le VDAC. Nous avons montré que la voltage-dépendance est perdue dans des concentrations faibles en KCl (100 mM) et que cette dernière est restaurée en présence de 800 mmolale en KCl ou 100 mM de calcium ou 30 mM de lanthane. Ces résultats suggèrent que la restauration de la voltage-dépendance à des faibles concentrations en sel (100 mmolale) impliquerait un effet électrostatique/In plants, only some ion channels are identified molecularly. By providing functional evidence, our work highlights electrophysiological properties of the outer mitochondrial membrane (MOM) protein of Phaseolus coccineus, VDAC32. We show that this protein forms a channel sharing several typical electrophysiological characteristics of voltages dependent anion channels (VDACs) (gating kinetics, voltage sensitivity, relatively large conductance, voltage dependence curve bell-shaped).We found that the salt concentration had an effect on the voltage-dependence of channel. Indeed, VDAC becomes insensitive to the applied potential difference when it was reconstituted in physiological salt concentrations. The greater part of the experiments were performed under non-physiological conditions (1 M KCl), but we show in our work that the channel does not have the same behavior under physiological conditions (0.1 M KCl).The first part of our work has been devoted to the study of the effect of cholesterol and the two most abundant phytosterols (sitosterol and stigmasterol) on the VDAC voltage dependence. In this chapter, we have shown the effect of sterols on ion channel function at the molecular level. The role of sterols on the selectivity and the voltage-dependence of VDAC was highlighted. The study of phytosterols helped us to understand how the properties of VDAC can be modulated with the type of sterol and its abundance in the membrane. Similarly, the reversibility of the effect of phytosterols on the VDAC in the presence of Methyl-β-cyclodextrin has been proven. The unit conductance was not affected by the addition of sterols.The second chapter of this thesis was devoted to the study of the two major membrane phospholipids, phosphatidylcholine (PC) and phosphatidylethalamine (PE). It has been shown that in similar salt concentrations to those found in vivo, the VDAC voltage-dependence is inhibited in the presence of membrane formed by PC but not in the presence of membrane formed by PE and/or PE methylated once and two times. Similarly, the voltage-dependence is recovered following the addition of 2% of phytosterol or 2% of PE or when the degree of methylation of choline decreases. The effect of sterols on the voltage-dependence is reversible. We have shown that the anion selectivity increases when the degree of methylation of choline decreases while the unitary conductance of the channel is invariable.Our results indicate that lipid-protein interaction is essential for the regulation of the activity of VDAC channel. The nature of the lipids polar head is crucial for this regulation suggesting that it occurs at the membrane-solution interface.The rest of our work has led us to study the effect of monovalent, divalent and trivalent cation on VDAC. We have shown that the voltage-dependence is lost in low concentrations of KCl (100 mM) and it is restored in the presence of 800 mmolale of KCl or 100 mM of calcium or 30 mM of lanthanum. These results suggest that the restoration of the voltage-dependence at low salt concentrations (100 mmolale) involve an electrostatic effect. Doctorat en Sciences agronomiques et ingénierie biologique info:eu-repo/semantics/nonPublished

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Bosc, Claudie. "Etude in vivo du rôle du métabolisme énergétique et mitochondrial dans la résistance thérapeutique des leucémies aiguës myéloïdes." Thesis, Toulouse 3, 2020. http://www.theses.fr/2020TOU30221.

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Abstract:

Le traitement des leucémies aiguës myéloïdes (LAM) reste un défi clinique majeur en raison d'un mauvais pronostic et d'un taux de rechute élevé. Nous avons précédemment montré que la résistance à la cytarabine (AraC) est due à un métabolisme oxydatif mitochondrial (OxPHOS) stimulé, avec une augmentation de la production d'espèces réactives de l'oxygène (ROS) mitochondriales, des métabolites du cycle de Krebs, de l'oxydation des acides gras (FAO) et de la production d'ATP mitochondrial. Dans ce contexte, l'objectif de mon projet doctoral a été de mieux comprendre les mécanismes moléculaires qui sous-tendent cet état OxPHOS élevé et de proposer une thérapie ciblant les cellules LAM résistantes à l'AraC. En premier lieu, nous avons découvert que les mitochondries adaptent de manière très fine le flux lipophagique pour l'ajuster à leurs besoins énergétiques grâce au contrôle des sites de contacts entre la mitochondrie et le réticulum endoplasmique (RE), appelés MERCs, lieu de formation d'autophagosomes. Sur le plan mécanistique, les mitochondries augmentent les MERCs par le biais du complexe IP3R1-VDAC1-MFN2, ce qui conduit à une augmentation de la formation des autophagosomes et de la dégradation des gouttelettes lipidiques au niveau de ce microdomaine RE-mitochondrie. En conséquence, la concentration en calcium mitochondrial (mCa2+) et la FAO sont augmentées, stimulant l'activité des déshydrogénases mitochondriales dépendantes du Ca2+ et l'OxPHOS pour soutenir la prolifération des cellules de LAM in vitro et in vivo. Cette première étude améliore nos connaissances sur le dialogue et la dynamique des contacts RE-mitochondrie et montre l'importance de l'OxPHOS, de l'autophagie et de la signalisation calcique dans la biologie des LAM. Nous avons ensuite démontré que les cellules résistantes à l'AraC, caractérisées par un métabolisme OxPHOS élevé, présentent une teneur élevée en mCa2+ et une surexpression de BCL2. Ainsi, l'utilisation de l'inhibiteur de BCL2, venetoclax (VEN), améliore l'efficacité anti-leucémique de l'AraC in vitro et in vivo dans des modèles murins de xénogreffes de patients atteints de LAM (PDX). En utilisant des analyses de respirométrie, de cytométrie en flux et de métabolomique, nous avons montré que VEN abroge l'hyperactivation de l'OxPHOS observée lors du traitement à l'AraC, en diminuant la teneur en mCa2+, en métabolites du cycle de Krebs et en diminuant la capacité énergétique des cellules. De plus, le séquençage ARN en cellule unique à partir de cellules de LAM résiduelles dans la moelle osseuse des PDX suivant les mono et bi-thérapies a mis en évidence trois souspopulations cellulaires transcriptionnellement différentes qui apparaissent spécifiquement dans la maladie résiduelle après traitement VEN+AraC. Ces sous-populations sont caractérisées par un enrichissement en gènes de l'organisation mitochondriale, de la migration et de la différenciation, en grande partie régulés par les facteurs de transcription MITF, E2F4 et p53.[...] Treating acute myeloid leukemia (AML) still remains a major clinical challenge due to a poor prognosis and a high rate of relapse. We previously showed that cytarabine (AraC) resistance is driven by elevated mitochondrial oxidative metabolism (OxPHOS) with an increase in mitochondrial reactive oxygen species (ROS) production, TCA cycle metabolites, fatty acid oxidation (FAO) and mitochondrial ATP production. Therefore, the objective of my thesis project was to better understand molecular mechanism underlying this high oxidative state and propose combination therapy targeting AraC-resistant AML cells. Firstly, we found that mitochondria finely adapted the lipophagic flux to their own demands via the control of mitochondria-ER contact sites (MERCs) tethering. Mechanistically, mitochondria increased MERCs tethering to support ATP demand through the complex IP3R1-VDAC1-MFN2, leading to an increase in autophagosome formation and lipid droplet degradation closely to the ER-mitochondria microdomains. Consequently, increased mitochondrial calcium content and FAO enhanced Ca2+-dependent mitochondrial enzymes and OxPHOS activities to support AML cell proliferation in vitro and in vivo. This first study provides molecular insights into ER-mitochondria crosstalk and expands our understanding of the physiological importance of OxPHOS, autophagy and Ca2+ signaling in AML. We next demonstrated that high mitochondrial Ca2+ (mCa2+) content and high mitochondrially bound BCL2 level is also associated with high OxPHOS state of AraC-resistant cells. Accordingly, the FDA-approved BCL2 inhibitor venetoclax (VEN) enhanced the efficacy of AraC in vitro and in vivo in AML patient-derived xenograft (PDX) models. Using oxygraphic, flow cytometric and metabolomic analyses, we showed that VEN abrogates the hyperactivation of OxPHOS observed upon AraC treatment, especially in decreasing mCa2+ content, TCA cycle metabolites and OxPHOS capacity. Furthermore, single cell RNA-sequencing of residual AML cells purified from PDX bone marrow after single and duplet therapies uncovered three transcriptionally different cell subpopulations that specifically emerge in VEN+AraC residual disease. These subpopulations were characterized by an increase in mitochondrial organization, migration and differentiation, largely driven by MITF, E2F4 and p53 regulons. Importantly, amongst the nine most upregulated genes common to these three cell clusters, three encoded proteins involved in electron transport chain complex I (ETCI). Accordingly, disrupting ETCI dependency of VEN+AraC-persisting AML cells with ETCI inhibitor significantly increased the time-to-relapse in vivo. This second study demonstrated that the duplet combination VEN+AraC is a promising therapeutic avenue to improve anti-AML response to AraC and revealed the OxPHOS dependency of combinatorial therapy VEN+AraC resistance, supporting new combinatory options in AML therapy. In summary, my PhD work highlights that autophagy, mitochondrial calcium homeostasis and BCL2 are key players of oxidative metabolism and induce a dependency of AML cells on OxPHOS that drives drug resistance

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Ropert, Baptiste. "Stratégie de repositionnement thérapeutique pour la SLA/DFT liée à la mutation p.Ser59Leu dans le gène CHCHD10." Electronic Thesis or Diss., Université Côte d'Azur, 2021. http://www.theses.fr/2021COAZ6037.

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Abstract:

Les maladies mitochondriales sont des maladies métaboliques caractérisées par une atteinte de la chaîne respiratoire, c’est-à-dire un déficit de production d’énergie sous la forme d’ATP. En 2014, l’équipe du Pr. Paquis-Flucklinger a analysé plusieurs patients d’une même famille atteints de myopathie mitochondriale couplée à une atteinte du motoneurone de type Sclérose Latérale Amyotrophique/Démence Fronto Temporale. L’équipe a découvert par séquençage d’exome la mutation p.Ser59Leu dans le gène CHCHD10. Ce gène code pour la protéine mitochondriale CHCHD10, dont la fonction était alors inconnue. Notre équipe a pu montrer que la mutation p.Ser59Leu provoque la désorganisation du complexe MICOS, un complexe multi protéique dont le rôle est de maintenir l’intégrité des crêtes mitochondriales, provoquant la myopathie mitochondriale et l’atteinte du motoneurone. Il s’agissait de la première évidence d’un lien de causalité entre une atteinte mitochondriale et la mort des motoneurones. La Sclérose Latérale Amyotrophique est une maladie neurodégénérative terrible qui provoque la mort des motoneurones des patients. Ceci provoque une paralysie progressive des muscles du corps, entrainant la mort du patient entre deux et trois ans après le début des symptômes, lorsque la paralysie atteint le système respiratoire. Aucun traitement curatif n’existe aujourd’hui. C’est ce qui nous a amené à commencer ce projet de thèse : essayer de trouver une molécule pouvant améliorer les symptômes dus à la mutation p.Ser59Leu et qui pourrait devenir un médicament contre cette maladie.Pour cela nous avons réalisé un crible de deux banques de molécules repositionnables, la banques Prestwick et la banque Selleckchem. Nous avons opté pour des molécules repositionnables dans le but d’écourter au maximum le temps de mise sur le marché d’une potentielle molécule efficace. Dans un premier temps, nous avons réalisé un crible haut débit sur un mutant de levure S.cerevisiae reproduisant la désorganisation du complexe MICOS. Ce premier crible nous a permis de tester plus de 1500 molécules et de trouver deux molécules efficaces sur ce modèle. Après les premiers tests toxicologiques effectués sur des cellules humaines, nous nous sommes concentrés sur l’une d’entre elle, le Nifuroxazide. Nous avons pu montrer que le Nifuroxazide permet d’améliorer les phénotypes délétères liés à la mutation p.Ser59Leu dans des fibroblastes de patients mais également dans des motoneurones issus d’IPSCs porteurs de la mutation p.Ser59Leu. Le Nifuroxazide permet notamment de retrouver des crêtes mitochondriales normales et d’augmenter la longueur du réseau mitochondrial. Nous avons ensuite essayé de comprendre le mécanisme d’action du Nifuroxazide. Nous avons pu montrer que l’action du Nifuroxazide ne dépend pas de STAT3 mais qu’il permet d’augmenter l’interaction entre Mic60, le composant majeur du complexe MICOS et OPA1, un autre acteur majeur du maintien des crêtes mitochondriales. Les investigations sont toujours en cours sur cet aspect. La prochaine étape est de réaliser un test préclinique chez la souris. Pour cela nous allons utiliser le modèle murin CHCHD10S59L/+ que nous avons caractérisé et qui reproduit les phénotypes observés chez les patients porteurs de la mutation p.Ser59Leu. Nous avons également travaillé à mieux comprendre la cascade moléculaire qui provoque la désorganisation des crêtes mitochondriales. Nous avons montré que les protéines CHCHD10 et SLP2 contribuent à la stabilité du complexe PHB1/PHB2. Nous avons également démontré, en conditions p.Ser59Leu, la formation de complexes SLP2/PHB et la déstabilisation du complexe PHB1/PHB2, ce qui active la protéase OMA1 qui clive alors OPA1 et entraine la désorganisation du complexe MICOS et la perte des crêtes mitochondriales.Cette thèse à permit de mieux comprendre les mécanismes liés à CHCHD10 et de placer les bases pour ce qui, nous espérons, deviendra dans le futur, un traitement contre la SLA/DFT Mitochondrial diseases are metabolic diseases characterized by a deficit of the respiratory chain, implicating a deficit in the production of energy under the form of ATP. In 2014, Pr. Paquis-Flucklinger’s team analysed several families suffering from mitochondrial myopathy coupled to a motor neuron disorder resembling Amyotrophic Lateral Sclerosis/FrontoTemporal Dementia. By exome sequencing, the team discovered the point mutation p.Ser59Leu in the gene CHCHD10. This gene codes for the mitochondrial protein CHCHD10, which function was unknown. Our team showed that the p.Ser59Leu mutation induces the disorganisation of the MICOS complex, a multiproteic complex which major role is to maintain mitochondrial cristae structure, leading to the mitochondrial myopathy and the motor neuron disease. It was the first evidence of a causal link between a mitochondrial disorder and a motor neuron loss. Amyotrophic Lateral Sclerosis is a terrible disease that provokes the death of motor neurons, inducing a progressive paralysis and patient death, two to three years after onset when the paralysis affects the respiratory system. Today, no curative treatment exists. This led us to start this PhD project: To try to find a molecule able to counter the symptoms due to the p.Ser59Leu mutation in CHCHD10 that could become a drug against the disease. For that, we screened two libraries of molecules containing repurposable drugs, the Prestwick library and the Selleckchem library. We chose this approach to reduce as much as possible the time between a potential discovery and the placing on the market of the new drug. First, we carried out a high throughput screening on an S.cerevisiae mutant that mimics the MICOS complex disassembly. This first screen allowed us to test more than 1500 molecules and to find two efficient molecules in this model. After the first toxicological tests performed on human cells, we decided to focus on one drug: the Nifuroxazide. We have been able to show that Nifuroxazide improves the deleterious phenotypes linked to the p.Ser59Leu mutation in patient fibroblasts but also in motor neurons derived from IPSCs carrying the p.Ser59Leu mutation. Notably, treatment with Nifuroxazide increases the number of normal mitochondrial cristae and elongates the mitochondrial network. We tried to understand the mechanism of action of the Nifuroxazide. We showed that the mechanism of action of the Nifuroxazide does not depend on STAT3 but it increases the interaction between two major actors of the maintaining of mitochondrial cristae structure: Mic60, the main component of the MICOS complex and OPA1. Investigation are still ongoing. The next step will be the pre-clinical analysis in mouse. For that, we will use the mutant murine model CHCHD10S59L/+ that we characterized and that recapitulates the phenotypes observed in patients carrying the p.Ser59Leu mutation. We also worked on the understanding of the molecular cascade that leads to the disorganisation of mitochondrial cristae. We showed that CHCHD10 interacts with SLP2 and that they stabilize the PHB1/PHB2 complex. We demonstrated that in mutant conditions, SLP2/PHB aggregates and the destabilisation of the PHB1/PHB2 complex trigger the activation the protease OMA1 that will cleave OPA1 and provoke the disorganisation of the MICOS complex and the loss of mitochondrial cristae.The work done during this PhD project allowed us to better understand the mechanisms linked to CHCHD10 and to set the bases of what we hope will become, in the future, a new treatment for ALS/FTD linked to the p.Ser59Leu mutation in CHCHD10

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Teixeira, Geoffrey. "Régulation du pore de transition de perméabilité mitochondriale dans la cardioprotection : interactions entre la cyclophiline D, le complexe I et le calcium." Thesis, Lyon 1, 2012. http://www.theses.fr/2012LYO10238.

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L’I/R et la cardioprotection par PreC et PostC impactent la fonction mitochondriale et plus précisément le mPTP. Le mPTP est non seulement modulé par des protéines qui participent à sa formation comme la CypD mais aussi par l’environnement cellulaire. Le but de ma thèse a été d’étudier la régulation du mPTP par la CypD, le complexe I et le Ca2+ durant l’I/R et la cardioprotection. Nos conclusions sont : 1. Le complexe I de la chaîne respiratoire mitochondriale régule l’ouverture du mPTP et cela de façon CypD-dépendante. 2. Le PostC est un inhibiteur du complexe I, l’Iso, est le seul PostC efficace chez le rat in vivo. 3. L’inhibition pharmacologique ou génétique de la CypD cardioprotège en modulant l’ouverture du mPTP et l’homéostasie calcique. 4. La CypD a un nouveau rôle dans la cardioprotection, indépendamment de son action sur le mPTP. En effet, elle module le transfert calcique au niveau des MAM et plus précisément le transfert de Ca2+ entre les RS et la mitochondrie. Son inhibition prévient la surcharge calcique mitochondriale intervenant lors de l’I/R. L’ensemble de ces résultats nous permet de conclure que le mPTP est régulé par de nombreux facteurs interconnectés. Le Ca2+ est l’effecteur principal de l’ouverture du mPTP. La CypD a une action Ca2+ dépendante et module l’homéostasie calcique au niveau des MAM. Le complexe I régule l’ouverture du mPTP de façon CypD dépendante. Enfin les fonctions mitochondriales cardioprotecteurs mPTP-dépendants englobe la CypD, le Ca2+, le complexe I et les fonctions mitochondriales. Cette vision plus large et intégrée de la régulation du mPTP pourra donner des pistes plus efficaces dans le développement de traitements pharmacologiques cardioprotecteurs Reperfusion of the heart after an ischemic event leads to the opening of a nonspecific pore in the inner mitochondrial membrane, the mitochondrial permeability transition pore (mPTP). Inhibition of mPTP opening is an effective strategy to prevent cardiomyocyte death. For example, inhibition of mPTP opening via ischaemic preconditioning (PreC) and post-conditioning (PostC) decreased the myocardial infarct size after ischemia–reperfusion. Although the molecular composition of the mPTP remains unclear, the matrix protein cyclophilin-D (CypD) is the best defined regulatory component of mPTP. In this thesis, we demonstrated that Complex I of the respiratory mitochondrial chain also regulates mPTP in a CypD-dependent manner. We also proved that inhibition of Complex I by isoflurane prevents lethal reperfusion injury in an in vivo rat model of ischemia-reperfusion. Finally, we proved that cardioprotective inhibition of CypD modulates calcium homeostasis and fluxes between mitochondria and sarcoplasmic reticulum. In summary, our results suggest that mPTP is regulated by several interconnected factors like calcium, CypD, complex I and mitochondrial functions

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Lagrue, Emmanuelle. "Vulnérabilité énergétique et neuroprotection des noyaux gris centraux." Thesis, Tours, 2009. http://www.theses.fr/2009TOUR3120/document.

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Tamassia, Manoel Augusto Monteiro. "Mise en évidence chez les bovins d'un effet maternel sur la production d'embryons in vitro : étude des mitochondries ovocytaires et des réserves en ATP." Paris, Institut national d'agronomie de Paris Grignon, 2003. http://www.theses.fr/2003INAP0028.

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Abstract:

L'objectif de cette thèse, a été tout d'abord, d'essayer de mettre en évidence l'influence de la femelle donneuse sur la qualité de l'ovocyte chez la vache. Afin d'isoler le rôle de l'ovocyte dans le taux de développement embryonnaire, l'influence du tractus génital femelle a été supprimée par collecte des ovocytes dans les follicules (par Ovum Pick-Up ; OPU) puis par maturation, fécondation et culture in vitro. Ce protocole expérimental a été appliqué à deux situations physiologiques permettant d'explorer l'influence maternelle sous plusieurs approches. Tout d'abord, nous avons utilisé des génisses issues de clonage embryonnaire. Dans un second temps, ce protocole expérimental a été appliqué à 10 vaches d'origines familiales différentes (non apparentées). Ce sperme ne pouvait donc pas être considéré comme le facteur limitant du taux de développement. Nous avons ainsi démontré scientifiquement l'existence d'un effet maternel, c'est-à-dire d'une influence des facteurs maternels ovocytaires, sur le développement embryonnaire (in vitro). Ce travail a permis d'isoler des vaches donneuses d'ovocytes de " bonne " et " mauvaise " qualité. Nos recherches ont ensuite porté sur le(s) mécanisme(s) pouvant être responsable(s) de ces différences d'aptitude au développement in vitro entre femelles. Cette recherche a été plus particulièrement axée sur le métabolisme énergétique : réserves d'ATP, quantité de mitochondries (d'ADN mitochondrial) et séquence de l'ADN mitochondrial. Seules les mutations de l'ADN mitochondrial ont réellement permis de différencier les deux phénotypes de qualité ovocytaire. Ces travaux de thèse ont donné lieu à la rédaction de 3 articles (2 publiés, 1 soumis) The main objective of this thesis was to show the influence that the oocyte donor cow has over the oocyte quality measured by the embryo production in vitro. In order to isolate the effect of the oocyte on embryo production, we used the techniques of ovum pick-up (OPU), in vitro fertilisation (IVF) and culture (IVC) of embryos. These procedures were used to test the influence of oocytes in two distinct situations. Initially, the purpose was to test the in vitro embryo production in cloned cows (embryonic cloning). A second purpose was performed using ten cows with diverse genetic origins. In order to avoid the sperm induced variation on embryo production, only semen with good IVF rates from the same bull and from the same ejaculate was used. The results of this second study demonstrated scientifically the existence of a maternal effect over in vitro embryo production. This work allowed the identification of cows that produce oocytes of "good" and "bad" quality. After showing the existence of a maternal effect over in vitro embryo production, the research focused on the exploration of mechanisms that could be involved in such differences. Thus, the third experiment centered on the energetic metabolism of the oocyte, studying the oocytes' ATP reserves and the quantity of mitochondrial DNA and polymorphisms in the control region of the mitochondrial DNA. Only the study of mutations of the mitochondrial DNA control region was successful in differentiating the phenotypic variation in oocyte quality. This work resulted in the publication of two articles and a third one that was submitted for publication in international pier-reviewed journals

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Rouger, Françoise. "Le génome mitochondrial des mammifères." Paris 5, 1988. http://www.theses.fr/1988PA05P132.

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Le, Guillou Dounia. "Altérations de l'homéostasie de l'ADN mitochondrial par les médicaments et modulation par la stéatose hépatique." Thesis, Rennes 1, 2017. http://www.theses.fr/2017REN1B039/document.

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Abstract:

Il est estimé aujourd’hui que plus de 350 médicaments peuvent induire des lésions hépatiques entraînant différentes manifestations cliniques telles qu’une hépatite cytolytique, une stéatose voire une cirrhose. Bon nombre de médicaments hépatotoxiques induisent un dysfonctionnement mitochondrial. Cependant, les mécanismes induisant de tels effets délétères ne sont pas tous élucidés, en particulier ceux concernant l’ADN mitochondrial (ADNmt) et son homéostasie, qui ne sont pas souvent explorés. De plus, il existe peu d’informations concernant l’hépatotoxicité médicamenteuse dans un contexte de stéatose induite par l’obésité. Ainsi, l’objectif de ce travail a été tout d’abord de mettre au point un modèle de stéatose dans les cellules de la lignée hépatocytaire humaine HepaRG afin d’étudier ensuite, les effets de neuf médicaments hépatotoxiques et vraisemblablement mitochondriotoxiques – l’amiodarone, l’atorvastatine, la carbamazépine, l’imipramine, la lovastatine, la perhexiline, le ritonavir, la terbinafine et la troglitazone – sur l’homéostasie de l’ADNmt dans un contexte ou non de stéatose. En utilisant des concentrations peu ou non cytotoxiques, nous avons trouvé que parmi les neuf médicaments étudiés, le ritonavir et l’imipramine ont induit des effets mitochondriaux suggérant une altération de la traduction mitochondriale. De façon notable, la toxicité du ritonavir était plus importante dans les cellules non-stéatosées. De plus, aucun des neuf médicaments n’a induit de diminution des quantités d’ADNmt. Cependant, les quantités accrues d’ADNmt ont été retrouvées avec six des neuf médicaments, et notamment dans les cellules non-stéatosées. Cela était par ailleurs accompagné d’une modulation de l’expression des différents facteurs impliqués dans la biogenèse mitochondriale (PGC-1α, PGC-1β, AMPK, etc.). Ainsi, ces données laissent supposer qu’une altération de la traduction mitochondriale peut ne pas être une événement rare et que l’augmentation des quantités d’ADNmt et la modulation de la biogenèse mitochondriale pourraient être une réponse adaptative fréquente à des altérations mitochondriales pouvant être amoindrie par la stéatose It is currently estimated that more than 350 drugs can induce liver injury with different clinical presentations such as hepatic cytolysis, steatosis, even cirrhosis. Many hepatotoxic drugs can induce mitochondrial damage and dysfunction. However, not all mechanisms that lead to such deleterious effects are clarified, especially those concerning mitochondrial DNA (mtDNA) and its homeostasis, which are not often investigated. Moreover, there is little information regarding the impact of non alcoholic fatty liver disease (NAFLD) on drug-induced liver injury. Thus, the aim of this work was, first of all, to develop a model of NAFLD in the hepatic cell line HepaRG in order to study further effects of nine hepatotoxic and presumably mitochondriotoxic drugs – amiodarone, atorvastatin, carbamazepine, imipramine, lovastatin, perhexiline, ritonavir, terbinafine and troglitazone –, on mtDNA homeostasis in the context of NAFLD or not. By using drug concentrations that did not induce major cytotoxicity, we found that, among the nine drugs, studied, ritonavir and imipramine induced mitochondrial effects suggesting alteration of mtDNA translation. Notably, ritonavir toxicity was stronger in non-steatotic cells. Furthermore, none of the nine drugs decreased mtDNA levels. However, increased mtDNA was observed with six drugs, especially in non-steatotic cells. This result was also accompanied by a modulation of the expression of various factors involved in mitochondrial biogenesis (e.g. PGC-1α, PGC-1β, AMPK).Therefore, this data suggests that drug-induced impairment of mtDNA translation may not be a rare event and increased mtDNA levels and modulation of mitochondrial biogenesis could be a frequent adaptive response to mitochondrial impairments, which could be dampened by steatosis

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Caffin, Fanny. "Rôle d'OPA1 dans le fonctionnement et l'architecture des cellules musculaires striées et dans la réponse à un stress." Phd thesis, Université Paris Sud - Paris XI, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00778884.

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Abstract:

L'ADOA-1 (Autosomal dominant optic atrophy) est une maladie neurologique pouvant être causée par la mutation de la protéine mitochondriale OPA1 (Optic atrophy type 1) et pouvant conduire à une cécité. Certains patients peuvent présenter un dysfonctionnement mitochondrial plus généralisé, et développer d'autres complications neuromusculaires (ADOA-1+). La protéine OPA1 est une dynamine GTPasique impliquée dans la dynamique mitochondriale en modulant la fusion des membranes internes, et plus largement dans le maintien des fonctions mitochondriales. Le rôle de cette protéine a été étudié dans beaucoup de types cellulaires, mais peu d'études se sont intéressées à la cellule cardiaque qui pourtant possède de nombreuses mitochondries.La 1ère question soulevée par cette thèse était de déterminer l'implication de la protéine OPA1 dans l'organisation du réseau mitochondrial et dans le fonctionnement de la cellule cardiaque en condition physiologique ou pathologique. Pour répondre à cela, nous avons utilisé un modèle murin hétérozygote pour Opa1 (Opa1+/-). Nous avons montré que dans le cardiomyocyte adulte, la diminution d'expression d'OPA1 induisait un déséquilibre de la balance fusion/fission, qui se traduisait par une désorganisation du réseau mitochondrial, ainsi qu'une altération de la morphologie des mitochondries. Cependant, ces modifications n'engendraient pas d'altération des capacités oxydatives des mitochondries, mais conduisaient à une perturbation des propriétés d'ouverture du PTP. En outre, la déficience en OPA1 n'influençait pas la fonction cardiaque en condition physiologique, mais était associée à son altération plus sévère en condition pathologique. La 2nde question de cette thèse était de savoir l'implication d'OPA1 dans la réponse à un stress physiologique des cellules musculaires squelettiques, et ainsi étudier le lien éventuel entre OPA1 et la mise en place de la biogénèse mitochondriale. Nous avons donc soumis nos souris Opa1+/- à un exercice d'endurance. Nos résultats ont révélé que nos deux groupes d'animaux disposaient des mêmes capacités physiques à l'entraînement. L'adaptation des souris Opa1+/- à l'entrainement s'effectuait par un remodelage métabolique, vraisemblablement pour contrer un défaut d'adaptation de la biogénèse mitochondriale. En conclusion, nos résultats ont permis de mieux définir le rôle de la protéine OPA1 dans les muscles striés et son implication dans l'adaptation à un stress. Ce travail nous ouvre des perspectives sur le rôle de la dynamique mitochondriale dans l'adaptation à un stress.

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Raffour-Millet, Armêl. "Identification du mécanisme impliqué dans la formation de délétions de l'ADN mitochondrial : cas de la "Common Deletion"." Thesis, Paris, Muséum national d'histoire naturelle, 2017. http://www.theses.fr/2017MNHN0017/document.

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Abstract:

La mitochondrie est une organelle essentielle possédant son propre ADN circulaire. Cet ADN peut présenter des mutations et/ou des délétions, consécutives à l’exposition à différents types de dommages ou en raison de protéines mutées. Ces mutations ou délétions sont impliquées dans de nombreuses pathologies, dont les cancers, et le vieillissement. Leur apparition peut survenir notamment lors de la réplication ou de la réparation. A ce jour, la réplication et la réparation mitochondriales ne sont pas encore bien élucidées. L’objectif de ce projet est donc de mieux en appréhender les mécanismes et de mieux comprendre l’émergence d’anomalies en nous intéressant plus particulièrement à une délétion appelée « Common Deletion ». Ce travail reposait sur l’hypothèse que cette délétion put résulter d’une mauvaise réparation de cassure(s) double-brin et/ou d’une erreur durant la réplication de l’ADN mitochondrial. L’analyse de ces résultats révèle que la formation de la « Common Deletion » ne nécessite qu’une seule cassure double-brin proche des séquences répétées entourant cette dernière et implique les protéines de la réplication de l’ADN mitochondrial. Ainsi, ce travail permet de mieux saisir les mécanismes de réplication et de réparation assurant la stabilité de l’ADN mitochondrial. Un second projet a été de proposer un modèle d’étude in vitro des topoisomérases en utilisant des minicercles d’ADN permettant la visualisation du complexe covalent, étape clef de la réaction de relaxation de ces enzymes Mitochondria is an essential organelle with its own circular DNA. This DNA may exhibit mutations and/or deletions, as a result of exposure to different types of damage or due to mutated proteins. These mutations or deletions are involved in many pathologies, including cancers, and aging. They may occur during replication or repair. For now, mitochondrial replication and repair have not yet been fully elucidated. The objective of this project is therefore to better understand the mechanisms and the emergence of anomalies by focusing on a deletion called "Common Deletion". This work was based on the assumption that this deletion could result from poor repair of double-strand break(s) and/or error during mitochondrial DNA replication. Analysis of these results reveals that the formation of the "Common Deletion" requires only a single double-strand break close to the repeated sequences surrounding the latter and involves the proteins of mitochondrial DNA replication. Thus, this work makes it possible to better understand the mechanisms of replication and repair ensuring the stability of mitochondrial DNA. A second project was to propose an in vitro model for topoisomerases using DNA minicircles allowing visualization of the covalent complex, a key step in the relaxation reaction of these enzymes

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Bedrat, Amina. "G4-Hunter : un nouvel algorithme pour la prédiction des G-quadruplexes." Thesis, Bordeaux, 2015. http://www.theses.fr/2015BORD0197/document.

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Abstract:

Des séquences compatibles avec la formation de G4 sont présentes au niveau de certaines régions clés du génome telles que les extrémités des chromosomes, mais également les régions de commutation de classe des immunoglobulines, les promoteurs de certains gènes dont des oncogènes et des séquences transcrites. Plus de 370 000 cibles potentielles ont été prédites lors des analyses bioinformatiques du génome humain. Cependant, ces prédictions ne sont pas exhaustives étant limitées par la formulation des algorithmes de prédiction utilisés. En effet, les séquences recherchées suivent la formule consensus suivante G3+N(1−7)G3+N(1−7)G3+N(1−7)G3+. Ainsi, en apportant plus de souplesse dans la description du quadruplex nous pourrons identifier et localiser plus de cibles potentielles. C’est pourquoi, nous proposons un nouvel algorithme G4-Hunter qui permettra l’identification la plus exhaustive possible de séquences cibles en prenant en compte la totalité de la région et non plus uniquement la cible potentielle. Par ailleurs, une étude expérimentale à grande échelle (sur une centaine de séquences cibles) a été menée afin de valider et tester la robustesse de G4-Hunter. A l’aide de ce nouvel outil, nous avons pu identifier de nouvelles séquences cibles non identifiées par les approches déjà existantes au sein des génomes humain, HIV et Dictyostelium discoideum Biologically relevant G4 DNA structures are formed throughout the genome including immunoglobulin switch regions, promoter sequences and telomeric repeats. They can arise when single-stranded G-rich DNA or RNA sequences are exposed during replication, transcription or recombination. Computational analysis using predictive algorithms suggests that the human genome contains approximately 370 000 potential G4-forming sequences. These predictions are generally limited to the standard G3+N(1−7)G3+N(1−7)G3+N(1−7)G3+ description. However, many stable G4s defy this description and escape this consensus; this is the reason why broadening this description should allow the prediction of more G4 loci. We propose an objective score function, G4- hunter, which predicts G4 folding propensity from a linear nucleic acid sequence. The new method focus on guanines clusters and GC asymmetry, taking into account the whole genomic region rather than individual quadruplexes sequences. In parallel with this computational technique, a large scale in vitro experimental work has also been developed to validate the performance of our algorithm in silico on one hundred of different sequences. G4- hunter exhibits unprecedented accuracy and sensitivity and leads us to reevaluate significantly the number of G4-prone sequences in the human genome. G4-hunter also allowed us to predict potential G4 sequences in HIV and Dictyostelium discoideum, which could not be identified by previous computational methods

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Allard, Ludivine. "Dysfonctions mitochondriales et homéostasie bioénergétique des motoneurones dans un modèle de sclérose latérale amyotrophique." Thesis, Bordeaux 2, 2013. http://www.theses.fr/2013BOR22088/document.

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Abstract:

La sclérose latérale amyotrophique (SLA) est une maladie neurodégénérative fatale de l'âge adulte, caractérisée par une perte de motoneurones, conduisant à une atrophie et une faiblesse musculaires. Des mutations de la superoxyde dismutase-1 (SOD1) provoquent une forme génétique de SLA. Comme chez les patients atteints de SLA, le modèle animal de SLA, SOD1 mutant, révèle que tous les motoneurones sont inégalement sensibles à l'évolution de la maladie. Les mitochondries, centrales énergétiques des cellules, sont des organelles précocement touchées dans la pathologie de la SLA. Un mécanisme attrayant qui sous-tend la susceptibilité différentielle est la nécessité bioénergétique variable de sous-ensembles distincts de motoneurones. Cela implique que dans le système nerveux central, la demande bioénergétique pourrait moduler le seuil pathologique. Même en l'absence de perte bioénergétique, on peut imaginer une situation dans laquelle une contrainte pathologique modifie le niveau à partir duquel la production ou la livraison de l'ATP devient insuffisant, précipitant la chute des neurones les plus vulnérables. Dans les neurones, la majorité de l'ATP est produite par les mitochondries et l'homéostasie des gradients d'ions est le procédé le plus énergivore. La fonction mitochondriale est moindre pour modifier les propriétés électriques des motoneurones si la disponibilité en ATP devient insuffisante pour permettre aux pompes ioniques de maintenir des gradients appropriés. Nous avons démontré que la concentration intracellulaire basale d’ATP dans des cultures de neurones moteurs est diminuée dans les cellules mutées SOD1 par rapport au type sauvage. Paradoxalement à ce résultat, le taux de consommation d'oxygène des mitochondries est augmenté dans les motoneurones SOD1m et il n'existe aucune preuve d'une augmentation de la consommation. Nos résultats appuient l'hypothèse intéressante qu'il y a un découplage entre la chaîne respiratoire et la production d'ATP. Ce découplage peut être utilisé comme une stratégie pour minimiser les propriétés toxiques des mitochondries hyper stimulées Amyotrophic lateral sclerosis (ALS) is a fatal adult-onset neurodegenerative disorder characterized by a loss of motor neurons, leading to muscle wasting and weakness. Mutations in superoxide dismutase-1 (SOD1) cause a form of ALS. As in ALS patients, the mutant SOD1 animal model of ALS reveals that not all motor neurons are equally susceptible to the disease process. An attractive mechanism underlying differential susceptibility is the variable bioenergetics need of distinct subsets of motor neurons. This implies that within the CNS, bioenergetics can modulate the pathological threshold. Even in the absence of loss in bioenergetics, one can envision a situation in which a pathological stress alters the level at which either the production or delivery of ATP becomes insufficient, precipitating the demise of the most vulnerable neuron types. In neurons, majority of ATP is produced by mitochondria and the homeostasis of ion gradients is the most energy-consuming process. Reduced mitochondrial function will modify the electrical properties of motor neurons if ATP availability becomes insufficient to allow ion pumps to maintain appropriate gradients. We demonstrated that the basal ATP intra-cellular concentration in motor neuron cultures lower in SOD1 mutated cells compared to wild type. Paradoxically to this result, the oxygen consumption rate of mitochondria is increase in mSOD1 cells and there is no evidence for an increase of consumption. Our results support the interesting hypothesis that there is an uncoupling between the respiratory chain and the ATP production. This uncoupling might be used as a strategy to minor the toxic properties of hyper stimulated mitochondrion

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Bertaux, Audrey. "Influence du métabolisme mitochondrial dans l'hématopoïèse : Analyse de la réponse adaptative des cellules de la moelle osseuse et des thymocytes au dysfonctionnement de l’OXPHOS." Thesis, Sorbonne université, 2018. http://www.theses.fr/2018SORUS040/document.

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Les mitochondries sont des organelles qui jouent un rôle clé dans le métabolisme cellulaire en centralisant la production d'ATP à partir de nombreux substrats via la phosphorylation oxydative (OXPHOS). Les réactions enzymatiques impliquées dans ce processus régulent la prolifération, la différenciation, l'activation et l'auto renouvellement cellulaire. Le but de mon travail a été d'identifier le rôle de l'OXPHOS dans l'hématopoïèse et les mécanismes d'adaptation métabolique des cellules sanguines de la moelle, des lymphocytes B et des thymocytes à la dysfonction mitochondriale. L'atout majeur de cette étude est la génération de deux modèles murins déficients pour les protéines mitochondriales AIF ou NDUFS4 dans le système hématopoïétique. Nous avons observé que l'absence de ces protéines entraine des dysfonctions de l'OXPHOS sévère (AIF KO) ou modérée (NDUFS4 KO), entrainant des anomalies dans le développement hématopoïétique. Dans les deux modèles, en réponse au stress métabolique induit par la dysfonction de l'OXPHOS, les cellules de moelle activent la glycolyse anaérobie et la biogenèse mitochondriale tandis que les thymocytes favorisent l'assimilation et la dégradation des acides gras. Cette étude multiparamétrique, incluant des approches in vivo, ex vivo et in vitro, souligne l'importance de l'OXPHOS et du métabolisme mitochondrial dans le développement hématopoïétique By integrating different biochemical pathways and generating energy in form of ATP, through the electron transfer associated to oxidative phosphorylation (OXPHOS), mitochondria play a key role in cellular metabolism. In the hematopoietic cells, the mitochondrial metabolism appears implicated in proliferation, differentiation, activation and self-renewal regulation. In this context, the aim of my PhD work was to unravel the response of bone marrow (BM) cells, B-cells and thymocytes to OXPHOS dysfunction. To do that, we have developed two original hematopoietic cell-specific murine models deficient in the mitochondrial proteins AIF or NDUFS4. Severe (AIF KO) or moderate (NDUFS4 KO) OXPHOS dysfunction leads to pleiotropic consequences on hematopoietic development, including pancytopenia, BM aplasia, alterations in the development of the B-cell and erythroid lineages and T-cell developmental blockade at the immature stage. Strikingly, in response to OXPHOS dysfunction, BM cells stimulate anaerobic glycolysis and mitochondrial biogenesis, whereas thymocytes favor the assimilation and degradation of fatty acids. Overall my work, which included in vivo, ex vivo and in vitro approaches, underlines the relevance of OXPHOS and mitochondrial metabolism in the development of the hematopoietic cells

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Turki, Ahmed. "Identification des mécanismes physiopathologiques de la dystrophie facioscapulohumérale : rôle de la mitochondrie et du stress oxydant." Thesis, Montpellier 1, 2012. http://www.theses.fr/2012MON1T024.

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La dystrophie facioscapulohumérale (FSHD) est une dystrophie musculaire autosomique dominante, dégénérative et progressive. Les traitements élaborés jusqu'à présent n'ont pas réussi à améliorer le quotidien des patients FSHD. Plusieurs études se sont focalisées sur les mécanismes moléculaires de cette pathologie, néanmoins plusieurs d'entre elles sont contradictoires. La vision actuelle de la FSHD est celle d'une pathologie due à un mécanisme épigénétique complexe et les mécanismes moléculaires responsables de cette pathologie sont encore mal connus. Plusieurs analyses comparatives des profils d'expression des ARNm et des protéines de muscles de patients atteints de FSHD et de contrôles ont permis de montrer que plusieurs gènes impliqués dans le stress oxydant sont dérégulés de façon spécifique dans les muscles FSHD. Nos travaux ont permis de montrer dans la FSHD, aussi bien au niveau systémique, musculaire et cellulaire (cultures primaires musculaires) une augmentation des dommages oxydatifs qui se traduisent par une augmentation des peroxydes lipidiques et protéines oxydées, associés à une altération des défenses antioxydantes. Ce stress oxydant dans les biopsies musculaires et cultures primaires musculaires est associé à un dysfonctionnement mitochondrial. Des analyses plus fines sur l'action des espèces réactives de l'oxygène et leurs sources pourraient contribuer à une meilleure compréhension des bases physiopathologiques de la FSHD et permettre la sélection de thérapeutiques adaptées aux anomalies des patients FSHD Facioscapulohumeral muscular dystrophy (FSHD) is an autosomal inherited muscular dystrophy. Actually no treatment led to improve the quality of life. Many studies have been focused on the molecular mechanisms of this disease, several of them were contradictory. The present view of the FSHD seems to be due to a complex epigenetic mechanism. Actually, no gene has been identified. Several comparative studies permit the identification of many genes involved in oxidative stress, deregulated in FSHD myoblasts and biopsies in comparison to healthy ones. Analysis of oxidative stress markers show that patients with FSHD present increased oxidative damage in blood as well as in biopsy muscle and muscular primary cell culture associated with altered antioxidant enzyme defenses. Oxidative stress is also associated with mitochondrial dysfunction. Complementary studies focusing in pathway of reactive oxygen species would contribute to a better understanding of pathophysiological bases of FSHD in order to establish a very helpful therapeutics for FSHD patients

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Niazi, Adnan Khan. "Régulation et coordination rétrograde de l'expression génétique mitochondriale." Phd thesis, Université de Strasbourg, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00940588.

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Abstract:

Le système génétique complexe des mitochondries de plantes supérieures n'a pu être étudié par des approches transgéniques car les méthodes conventionnelles ne permettent pas de transformer ces organites. Une approche alternative a été développée au laboratoire, grâce à l'existence d'un processus naturel assurant l'import d'ARN de transfert (ARNt) du cytosol dans les mitochondries. Il a été montré qu'un mime d'ARNt peut servir in vivo de navette pour importer dans les mitochondries de plante des ARN-passagers exprimés à partir de transgènes nucléaires. L'utilisation d'un transribozyme comme séquence-passagère a permis d'obtenir l'invalidation spécifique d'un ARN messager (ARNm) majeur dans les mitochondries de cellules végétales transformées. Nous avons mis en oeuvre cette stratégie pour développer des études de régulation mitochondriale. Cinq ARNm mitochondriaux (nad9, sdh3, cob, cox3 et atp9) ont été choisis comme cibles pour des transribozymes spécifiques à tête de marteau. Après validation de l'activité de ces ribozymes in vitro, les vecteurs d'expression portant les transgènes correspondants ont servi pour transformer des cultures cellulaires de Nicotiana tabacum, des plantes d'Arabidopsis thaliana (pour nad9, cob, cox3 et atp9) et des plantes de N. tabacum (pour sdh3). L'invalidation spécifique des ARN mitochondriaux ciblés par les ribozymes a été établie in vivo. La réponse, en termes de régulation, à l'invalidation des cibles individuelles a été analysée au niveau de l'ensemble du transcriptome. Alors qu'il a été généralement considéré jusqu'à présent que les processus de régulation mitochondriaux chez les plantes se passent essentiellement au stade post-transcriptionnel, nos résultats sont fortement en faveur de mécanismes de coordination des ARNm dans les mitochondries et entre les organites et le noyau.

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Theurey, Pierre. "Implication of mitochondria endoplasmic-reticulum interactions in the control of hepatic metabolism." Thesis, Lyon 1, 2015. http://www.theses.fr/2015LYO10104.

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Le foie est un organe indispensable dans le contrôle de l'homéostasie énergétique du corps humain. En particulier, le métabolisme hépatique est crucial pour l'homéostasie glucidique et lipidique. Les voies cataboliques et anaboliques sont en équilibre constant et régulées de façon synergique en fonction de la disponibilité en nutriments et de la demande en énergie. La perturbation de cet équilibre, notamment en cas d'obésité, peut conduire à l'accumulation intra-hépatique de lipides, qui est une des causes principales de la survenue de l'insulino-résistance hépatique (IRH), conduisant à l'hyperglycémie chronique et au diabète de type 2 (DT2). La cellule eucaryote est une structure hautement compartimentée, et à ce titre la compartimentalisation des processus cataboliques et anaboliques est une part intégrante de la gestion des voies métaboliques. Dans cet ensemble, la mitochondrie est un organite clef, qui abrite l'oxydation des lipides, le cycle de l'acide citrique (CAC) et la respiration cellulaire. De cette manière, la fonction mitochondriale est un élément crucial dans le maintien de l'état énergétique et d'oxydation-réduction de la cellule dans une gamme physiologique, ainsi que dans la régulation de l'activité du métabolisme du glucose et des lipides pour l'homéostasie du corps entier. La fonction mitochondriale est directement régulée par son interaction avec le réticulum endoplasmique (RE) via des zones de proximité entre les organites appelées Mitochondria-Associated-Endoplasmic-Reticulum-Membranes ou MAM. Dans ce contexte, j'ai participé au cours de mon travail de thèse à une étude qui a montré l'importance des interactions mitochondrie-RE dans la signalisation de l'insuline et mise en lumière la perturbation des MAM comme acteur principal dans l'IRH. De plus, j'ai étudié la régulation des MAM dans le contexte physiologique de la transition nutritionnelle dans le foie sain et insulino-résistant (IR) The liver is an essential organ in the control of energetic homeostasis of the human body. Particularly, hepatic metabolism is crucial for glucose and lipid homeostasis. Catabolism and anabolism of both substrates are in constant equilibrium and synergically regulated in regard of nutrient availability and energetic demand. Disruption of this equilibrium, especially in the case of obesity, can lead to hepatic accumulation of lipids, which is a major cause of hepatic insulin resistance (HIR) leading to chronic hyperglycaemia and type 2 diabetes (T2D). The eukaryotic cell is a highly compartmented structure, and in this respect compartmentation of anabolic and catabolic processes is an integral part of managing metabolic pathways together. In this context, the mitochondrion is a key organelle, housing oxidation of lipids, the tricarboxylic acid (TCA) cycle and cellular respiration. In this way, mitochondrial function is a crucial element in maintaining energetic and reductionoxidation state of the cell within physiological ranges, as well in regulating the proper activity of glucose and lipid metabolism for the all body homeostasis. Mitochondrial function is directly regulated by its interaction with the endoplasmic reticulum (ER) via proximity points between the organelles called Mitochondria-Associated-ER-Membranes (MAM). In this context I have participated during my Ph.D. in a work that has shown the importance of mitochondria-ER interactions in insulin signalling and highlighted MAM disruption as a main actor in HIR. Furthermore, I have studied the regulation of MAM in the physiological context of nutritional transition in the healthy and insulin resistant (IR) liver. Particularly, we have shown that MAM disruption induces impaired insulin signalling, while their reinforcement protects against its appearance and restore insulin sensitivity in lipid-induced IR condition. Moreover, we have pointed out a consistent decrease of MAM quantity in the IR liver of ob/ob, high-fat high-sucrose diet (HFHSD) and Cyclophilin D - knock-out (CypD-KO) mice

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Bandiera, Simonetta. "Investigating the existence of a link between mitochondria and microRNAs." Thesis, Paris 5, 2012. http://www.theses.fr/2012PA05T064.

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Abstract:

La mitochondrie est une organite ayant un rôle central dans le métabolisme énergétique de la cellule. Bien que la mitochondrie exprime son propre génome, plusieurs protéines et ARN non-codants issus du génome nucléaire sont nécessaires à la biogenèse et aux fonctions mitochondriales. Les microARNs (miRNAs) sont de petits ARN non-codants qui s'associent à la protéine Argonaute 2 (Ago2) pour moduler l'expression génique au niveau post-transcriptionnelle par ARN interférence. Classiquement, les miRNAs s’apparient à des sites de liaison complémentaires situés dans le 3’-UTR de l’ARNm cible. Nous faisons l'hypothèse que les miRNAs seraient impliqués dans la communication entre le noyau et la mitochondrie. Notre travail a donc porté sur l’étude du rôle des miRNAs dans le contexte de maladies génétiques caractérisées par une dysfonction mitochondriale. Nous avons choisi d’étudier l’ataxie de Friedreich, la plus fréquente des ataxies héréditaires, qui est causée par un déficit d’expression de la protéine mitochondriale frataxine (FXN). Nous avons montré qu'environ 90% de patients étaient homozygotes pour un haplotype spécifique des variants génétiques du 3'-UTR du gène FXN. Ce résultat a été retrouvé dans deux cohortes de patients indépendantes. Par une combinaison d’approche bioinformatique et d’expériences de co-transfections, nous avons montré que les miRNAs, et en particulier miR-124, ciblent les variants du 3’-UTR. En parallèle, nous avons évalué la possibilité que les miRNAs ciblent directement la mitochondrie. Pour cela, nous avons analysé l’expression des miRNAs dans des fractions d'ARN mitochondriale et cytosolique isolées à partir de mêmes cellules HeLa. Nous avons identifié une signature de 13 miRNAs spécifiquement enrichis dans la fraction d'ARN mitochondriale que nous avons appelé «mitomiRs». Nos prédictions ont révèle des fonctions spécifiques de ces mitomiRs à la mitochondrie, y compris la modulation de l'activité de la chaîne respiratoire. Nous avons également montré une localisation de la protéine Ago2 à l’espace inter-membranaire mitochondriale.Notre travail définit ainsi les miRNAs et Ago2 comme un nouveau niveau de communication entre le noyau et les mitochondries. Nous discutons de la possibilité que la mitochondrie agisse comme acteur du ARN interférence ou plutôt comme organite cible. Notre travail ouvre la voie à un nouveau domaine de recherche, qui pourrait avoir une utilité thérapeutique pour palier les dysfonctions mitochondriales Mitochondria are organelles that have a central role in the energetic metabolism of the cell. Although mitochondria express their own genome, they rely on the expression of the nuclear genome for their biogenesis and function. microRNAs (miRNAs) are small non-coding RNAs that associate with Argonaute 2 (Ago2) protein to regulate gene expression post-transcriptionallythrough RNA interference. The ‘classic’ view of RNA interference describes the pairing of miRNAs with complementary binding sites within the 3’untranslated region (3’-UTR) of the target mRNA. We hypothesized that miRNAs might be instrumental to the cross-talk between the nucleus and the mitochondria. In the first part, we assessed the role of miRNAs in the context of a rare genetic disease involving mitochondrial dysfunction. We focused on Friedreich's ataxia, the most frequent of inherited ataxia in Europe, which is caused by reduced expression of the mitochondrial protein frataxin (FXN). Intwo independent cohorts of patients, we discovered that about 90% of patients were homozygous forone specific haplotype of genetic variants of the FXN3'-UTR. By a combination of computational target prediction analysis and co-transfection experiments, we showed that miRNAs, and specifically miR-124, are involved in the regulation of the FXN.We then challenged further the relationship between the miRNAs and mitochondria through questioning their localization at mitochondria. To this end, we studied miRNAs from mitochondrial and cytosolic RNA fractions isolated from the same HeLa cells. We identified a signature of 13 miRNAs specifically enriched in the mitochondrial RNA fraction that we termed ‘mitomiRs’. Through pathway-enrichement analysis, we observed a specific mitochondrial role for mitomiRs, including regulation of ATP synthesis coupled electron trasport. We also provided the evidence of Ago2 protein location inside human mitochondria at the inter-membrane space. Our work sketches miRNAs and Ago2 as a novel layer of the interplay between the nucleus and the mitochondria. We discuss whether mitochondria may be instrumental to RNA interference or a target per se. Our work paves the way to a new field of research, which may unravel therapeutic outcomes to rescue mitochondrial dysfunction

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Dissertations / Theses on the topic 'Mitochondrie'

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