Fonctionnement et protection des mitochondries en situations extrêmes
Résumé
L'extraordinaire capacité de la plupart des graines à tolérer la dessiccation est indispensable pour le cycle de reproduction des plantes, et constitue ainsi un des fondements de l'agriculture. Sur le plan biologique, cette capacité de survivre sans eau (anhydrobiose) pendant parfois des millénaires constitue une prouesse rare chez les eucaryotes, dont les cellules sont très complexes. Notre équipe s'intéresse aux propriétés spécifiques des mitochondries de graines, qui doivent notamment assurer la fourniture énergétique des cellules dans des conditions extrêmes [1]. L'analyse protéomique des mitochondries de graines de pois avait révélé l'accumulation de protéines de stress comme une petite HSP (small Heat Shock Protein) et une protéine LEA (Late Embryogenesis Abundant) [2]. La caractérisation structurale et fonctionnelle de la protéine LEA mitochondriale (LEAM) a montré qu'il s'agissait d'une protéine intrinsèquement désordonnée, localisée dans la matrice à l'état hydraté, et impliquée lors de la dessiccation dans la protection de la membrane interne [3,4,5]. L'isolement de mitochondries intactes à partir des graines de pois au cours de l'imbibition a permis de mettre en évidence leur capacité de fonctionnement dans une très large gamme de température, allant de -3.5°C à 40°C [6,7]. Une telle tolérance du fonctionnement mitochondrial aux températures extrêmes constitue certainement un avantage pour la germination des graines en conditions environnementales défavorables. Dans les graines, la compacité des tissus et la forte consommation d'oxygène liée à la respiration engendrent un état fortement hypoxique, impliquant l'oxyde nitrique (NO) [8]. En utilisant une approche originale d'oxygraphie, il est apparu que des mitochondries isolées pouvaient freiner leur vitesse de consommation d'oxygène grâce à une production de NO à partir de nitrite, maximisant ainsi la production d'ATP en évitant l'anoxie [9]. Une analyse détaillée des adénylates a permis d'établir un modèle qui renforce l'importance de l'AMP et des systèmes de protection des mitochondries dans le cadre de l'anhydrobiose. En conclusion, l'indispensable tolérance à la dessiccation des graines se traduit au niveau des mitochondries par des adaptations au niveau moléculaire et fonctionnel qui leur confèrent des propriétés exceptionnelles. Des approches de génétique inverse devraient permettre d'établir si la protection des mitochondries est indispensable pour l'anhydrobiose chez les eucaryotes.