Expression métabolique des polymorphismes mitochondriaux : mutations pathogènes et haplogroupes

par Nicolas Gutierrez Cortes

Thèse de doctorat en Sciences, technologie, santé. Biologie cellulaire et physiopathologie

Sous la direction de Christophe Rocher.

Soutenue le 16-12-2011

à Bordeaux 2 , dans le cadre de École doctorale Sciences de la vie et de la santé (Bordeaux) .

Le président du jury était Michel Riigoulet.

Le jury était composé de Laurence Jonard, Jan-Willem Taanman.

Les rapporteurs étaient Serge Alziari, Guy Lenaers.


  • Résumé

    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.

  • Titre traduit

    Metabolic expression of mitochondrial polymorphisms : pathological mutations and haplogroups


  • Résumé

    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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