Anomalies de l'ADN mitochondrial et métabolisme mitochondrial : Mécanismes des déplétions et des délétions

par Christophe Rocher

Thèse de doctorat en Sciences biologiques et médicales. Biologie-Santé

Sous la direction de Jean-Pierre Mazat.

Soutenue en 2001

à Bordeaux 2 .


  • Résumé

    Un des problèmes fondamentaux qui se pose lors de l'étude de l'intégration du métabolisme mitochondrial dans le métabolisme cellulaire est de comprendre comment est contrôlé le métabolisme mitochondrial. Le sujet de cette thèse s'inscrit dans cette problèmatique en essayant de répondre aux deux questions suivanres : 1- Quelles sont les répercussions au niveau du métabolisme énergétique d'une variation de la quantité d'ADN mitochondrial dans la cellule ? Pour cela, j'ai utilisé deux modèles d'étude (i) une lignée lymphoblastoide (DES) provenant d'un patient pour lequel une cytopathie d'origine mitochondriale a été diagnostiquée et dont une diminution de la quantité d'ADNmt dans le muscle (déplétion) de 99 % a été mise en évidence, mais également (ii) des lignées cellulaires stables déplétées en ADN mitochondrial par traitement avec des analogues de nucléotides (AZT et ddC) d'une lignée contrôle. Les résultats obtenus nous indiquent clairement que la quantité d'ADNmt dans la cellule semble être un des paramètres importants dans la régulation des oxydations phosphorylantes. En effet, malgrè le nombre élevé de copies d'ADNmt dans les cellules, une faible diminution entraîne de sévères répercussions sur le métabolisme énergétique mitochondrial. Par conséquent, la quantité d'ADNmt présente dans la cellule semble être un nouveau paramètre à prendre en compte dans l'étude des pathologies mitochondriales au même titre que la nature ou le taux de mutation de cet ADN. 2- Quels sont les mécanismes moléculaires impliqués dans les remaniements de l'ADN mitochondrial et plus particulièrement dans le cas des délétions de l'ADNmt ? En effet, un certain nombre de pathologies ont été décrites mettant en cause des réarrangements de l'ADNmt humain. De nombreux modèles ont été proposés pour expliquer ces remaniements de l'ADNmt. Le modèle le plus probable est le mécanisme de "slipped mispairing". Cependant, si ce modèle est maintenant bien admis, aucune base moléculaire n'a encore été décrite. Les résultats que nous avons obtenus montrent que la formation d'une triple hélice peut être impliquée dans les mécanismes de formation des remaniements de l'ADNmt. Nous pensons aussi qu'un mécanisme comparable serait à l'origine des duplications-triplications partielles.

  • Titre traduit

    Abnormalities of the mitochondrial DNA and energetic metabolism : mechanisms of depletions and deletions


  • Résumé

    One of the fundamental problems of the study of mitochondrial metabolism integration in cellular metabolism is to understand how mitochondrial metabolism is controlled (regulated) ? The subject of this thesis concerns this topic and tries to answer the two following questions : 1- What are the repercussions of a mitochondrial DNA (mtDNA) amount variation at the level of the energy metabolism ? We used two models which are : (i) a lymphoblastoid cell line coming from a patient for whom a 99 % decrease of the muscle mtDNA amount was observed (depletion), but also (ii) a series of stable mtDNA depleted cell lines obtained by treatment of a control one with nucleotides analogues (AZT and ddC). The results clearly indicate that cellular mtDNA amount is one important parameter in the regulation of oxidative phosphorylations. Indeed, despite the high copy number of mtDNA, a small decrease in its content has severe implications on mitochondrial bioenergetics. Consequently, the quantity of mtDNA in the cell is a parameter to take into account for the study of mitochondrial pathologies as well as the nature or the heteroplasmlic level of a mtDNA mutation. 2- What are the molecular mechanisms involved in the generation of human mitochondrial DNA rearrangements, such as large-scale deletions ? Some mitochondrial pathologies areare due to such reorganizations of mtDNA and different mechanisms have been proposed to explain these rearrangements. The mechanism of slipped mispairing has been proposed but no molecular bases are described. The results we obtained show that the formation of a triple helix could be involved in the generation of mtDNA deletions as well as partial duplications or triplications.

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Informations

  • Détails : 144 p.
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p.132-144

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  • Bibliothèque :
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : CMTB 2001-910
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