MINISTERE DE L'EDUCATION NATIONALE
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Français
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2002
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Niveau: Supérieur
MINISTERE DE L'EDUCATION NATIONALE ECOLE PRATIQUE des HAUTES ETUDES Section des Sciences de la Vie et de la Terre MEMOIRE présenté par Mlle Karen GUERRERO pour l'obtention du diplôme de l'Ecole Pratique des Hautes Etudes Etude de la chaîne respiratoire mitochondriale et du couplage énergétique dans les cardiomyocytes in situ pendant les transits métaboliques et l'apoptose soutenu le 22 juillet 2002 devant le jury suivant : M. Daniel THOMAS Président M. Xavier RONOT Rapporteur M. Michel RIGOULET Rapporteur M. Valdur SAKS Examinateur M. Yves USSON Examinateur M. Xavier LEVERVE Examinateur Laboratoire E.P.H.E. de : Dynamique Cellulaire UMR CNRS 5525 Université Joseph-Fourier - UMR CNRS 5525Institut Albert Bonniot 38706 La Tronche Cedex Directeur : Dr. X.RONOT Laboratoire de : Bioénergétique Fondamentale et Appliquée, UJF - INSERM E 0221 2280, rue de la piscine 38041 Grenoble cedex 9 Directeur : Pr. X.LEVERVE ECOLE PRATIQUE DES HAUTES ETUDES Sciences de la Vie et de la Terre Sorbonne - Esc. A - 4ème étage - gauche - 46, rue Saint-Jacques 75005 PARIS (Métro : Cluny-la-Sorbonne) EPHE Banque de Monographies SVT 1
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MINISTERE DE L'EDUCATION NATIONALE ECOLE PRATIQUE des HAUTES ETUDES Section des Sciences de la Vie et de la Terre MEMOIRE présenté par Mlle Karen GUERRERO pour l'obtention du diplôme de l'Ecole Pratique des Hautes Etudes Etude de la chaîne respiratoire mitochondriale et du couplage énergétique dans les cardiomyocytes in situ pendant les transits métaboliques et l'apoptose soutenu le 22 juillet 2002 devant le jury suivant : M. Daniel THOMAS Président M. Xavier RONOT Rapporteur M. Michel RIGOULET Rapporteur M. Valdur SAKS Examinateur M. Yves USSON Examinateur M. Xavier LEVERVE Examinateur Laboratoire E.P.H.E. de : Dynamique Cellulaire UMR CNRS 5525 Université Joseph-Fourier - UMR CNRS 5525Institut Albert Bonniot 38706 La Tronche Cedex Directeur : Dr. X.RONOT Laboratoire de : Bioénergétique Fondamentale et Appliquée, UJF - INSERM E 0221 2280, rue de la piscine 38041 Grenoble cedex 9 Directeur : Pr. X.LEVERVE ECOLE PRATIQUE DES HAUTES ETUDES Sciences de la Vie et de la Terre Sorbonne - Esc. A - 4ème étage - gauche - 46, rue Saint-Jacques 75005 PARIS (Métro : Cluny-la-Sorbonne) EPHE Banque de Monographies SVT 1
- interactions des mitochondries avec le réticulum sarcoplasmique
- mitochondriale
- désorganisation de la position régulière des mitochondries
- pyruvate kinase
- mitochondrie
- maintien de l'intégrité des membranes mitochondriales
- rupture de la membrane externe
- nadh
- modèles de fibres cardiaques
MINISTERE DE L'EDUCATION NATIONALE ECOLE PRATIQUE des HAUTES ETUDES Section des Sciences de la Vie et de la Terre MEMOIRE présenté par MlleKaren GUERRERO
pour l'obtention du diplôme de l'Ecole Pratique des Hautes Etudes
Etude de la chaîne respiratoire mitochondriale et du couplage énergétique dans les cardiomyocytesin situpendant les transits métaboliques et l'apoptose soutenu le 22 juillet 2002 devant le jury suivant : M. Daniel THOMAS Président M. Xavier RONOT Rapporteur M. Michel RIGOULET Rapporteur M. Valdur SAKS Examinateur M. Yves USSON Examinateur M. Xavier LEVERVE Examinateur Laboratoire E.P.H.E. de : Dynamique Cellulaire UMR CNRS 5525 Université Joseph-Fourier - UMR CNRS 5525Institut Albert Bonniot 38706 La Tronche Cedex Directeur : Dr. X.RONOTaviexleobr.f-fjunergor.r@ton Laboratoire de : Bioénergétique Fondamentale et Appliquée, UJF - INSERM E 0221 2280, rue de la piscine 38041 Grenoble cedex 9 Directeur : Pr. X.LEVERVE Valdur.Saks@ujf-grenoble.fr ECOLE PRATIQUE DES HAUTES ETUDES Sciences de la Vie et de la Terre Sorbonne - Esc. A - 4èmeétage - gauche - 46, rue Saint -Jacques 75005 PARIS (Métro : Cluny-la-Sorbonne)
Résumé Le contrôle de la phosphorylation oxydative est un problème très important dans le domaine de l’énergétique cardiaque. La mitochondrie est un organite indispensable à la vie cellulaire, au cœur de divers processus cellulaires (respiration, apoptose,...). Dans cette étude, les rôles de la structure et de l’organisation subcellulaire des mitochondries in situ spectrophotométriqueété étudiées par l’imagerie confocale et l’approche d’enzymes ont couplées dans des modèles de fibres cardiaques perméabilisées et de cardiomyocytes isolés de rat adulte. Il existe de nombreuses interactions entre les mitochondries et le cytoplasme. Ainsi, la distribution mitochondriale est sous contrôle de certaines protéines du cytosquelette. De même, les interactions des mitochondries avec le réticulum sarcoplasmique et les myofibrilles conduisent à la création de complexes fonctionnels. Ces complexes jouent un rôle dans la canalisation métabolique de l’ADP et le transfert d’énergie à l’intérieur d’unités intracellulaires énergétiques (ICEUs). Les mitochondries, selon les conditions métaboliques, possèdent des niveaux rédox différents au sein d’une cellule cardiaquein vivo. Il doit donc exister un facteur capable de synchroniser les ICEUs entre elles au sein d’un cardiomyocyte isolé ou de cardiomyocytes adjacents. Parallèlement au problème de synchronisation, se pose la question de la régulation de la fonction mitochondriale. Les paramètres cinétiques de la respiration mitochondrialein vitroetin vivo sont très différents. Ceci suggère l’existence d’un facteur de régulation de l’entrée d’ADP dans la mitochondrie. Ainsi, l’affinité apparente (ou Km apparent) pour l’ADP exogène peut être modifié par deux traitements distincts : soit par une protéolyse ménagée en présence de trypsine soit par un choc hyposmotique dans une solution d'osmolarité assez faible. L’imagerie confocale et biphotonique de la fluorescence des flavoprotéines mitochondriales et du NADH a démontré la désorganisation de la position régulière des mitochondries et la perte des connections avec les protéines après le traitement protéolytique. En revanche, l’arrangement régulier est conservé dans le cas du choc hyposmotique malgré le gonflement matriciel et la rupture de la membrane externe mitochondriale. Les résultats indiquent que non seulement une organisation structurale précise mais encore le maintien de l’intégrité des membranes mitochondriales sont cruciaux pour les interactions des mitochondries et la canalisation métabolique à l’intérieur des ICEUs, basées sur les systèmes couplés intracellulaires et la diffusion hétérogène de l’ADP exogène. La connaissance des changements métaboliques au sein des complexes fonctionnels, dans les situations physiologiques et pathologiques, fournit les bases pour la compréhension des principes de la régulation mitochondrialein situ. 1. Introduction : Avant propos page 8
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