Étude de la régulation de la biogénèse mitochondriale chez la levure Saccharomyces cerevisiae

Abstract

Dans la cellule, les fonctions cellulaires majeures, telles que la prolifération cellulaire, impliquent une consommation très importante d’énergie sous forme d’Adénosine Triphosphate (ATP). Pour répondre à l’augmentation de la demande énergétique, une production continuelle d’ATP est nécessaire. Dans ce contexte, les mitochondries sont les principaux producteurs d’ATP via le système des oxydations phosphorylantes (ou OXPHOS). Ce système couple l’activité de la chaine respiratoire (consommation d’oxygène) à celle de l’ATP synthase grâce au gradient électrochimique en protons de part et d’autre de la membrane interne mitochondriale. Ceci fait de la mitochondrie un élément central qui peut être régulé pour s’adapter aux demandes énergétiques de la cellule. En effet, une régulation cinétique de l’activité de la mitochondrie peut mener à une régulation plus globale du flux de production d’ATP tout comme une régulation du nombre de mitochondries au sein la cellule. Le réseau mitochondrial dans la cellule est géré par deux phénomènes : leur synthèse (biogénèse) et leur dégradation (ou mitophagie). Dans la souche de levure S. cerevisiae, la biogénèse mitochondriale est contrôlée par un hétérotétramère formé par les facteurs de transcription Hap2/3/4/5. L’activation du complexe dépend de la présence de la sous-unité régulatrice Hap4p, homologue fonctionnel de PGC1α. Ce complexe transcriptionel est responsable de l’activation de l’expression de nombreux gènes codant pour les enzymes du cycle de Krebs, les enzymes de biosynthèse de l’hème et les enzymes de la chaine respiratoire. Nous nous sommes intéressés aux différentes voies de régulation de la biogénèse mitochondriale et ce, par l’étude de la régulation de la protéine Hap4p. Nos résultats sont les premiers à clairement mettre en évidence une régulation de Hap4p par l’hème labile. Nous avons également étudié le rôle de la répression glucose sur la biogénèse mitochondriale et avons pu mettre en évidence un parallèle avec l’effet Warburg mis en place dans les cellules cancéreuses. Nos résultats ont notamment montré une décorrélation entre le remodelage métabolique dû à l’effet Warburg et l’augmentation de la vitesse de prolifération. Cette étude suggère également que l’augmentation du flux glycolytique n’a pas pour conséquence une augmentation de la production d’ATP dans les cellules. L’ensemble de ce travail permet un apport supplémentaire dans la compréhension de l’effet Warburg et dans l’étude de la régulation de la biogénèse mitochondriale chez S. cerevisiae.