LE GÉNOME MITOCHONDRIAL

1. L'ADN mitochondrial (ADNmt).

Dans une cellule animale, la mitochondrie est le seul organite avec le noyau à posséder son ADN (bicaténaire) et il a la particularité de ne pas être associé aux histones, contrairement à l’ADN nucléaire, et d’être circulaire.

Chaque mitochondrie contient 2 à 10 copies d'ADN qui sont répliquées en fin de phase S et G2 du cycle cellulaire. Selon le nombre de mitochondries présentes dans un cellule, on peut avoir quelques centaines, voire quelques milliers de copies par cellule. Il en résulte qu’un gène de l’ADNmt peut être représenté à des milliers d’exemplaires alors qu’un gène nucléaire n’est représenté qu’en deux exemplaires.

La présence d’un type de génome dans toutes les cellules (homoplasmie) est la règle générale. Cependant des mutations ou des polymorphismes font que deux types de génomes mitochondriaux, l’un avec des gènes mutés et l’autre avec des gènes non mutés, peuvent coexister dans une même mitochondrie (hétéroplasmie) ou dans un même tissu. Compte tenu du nombre important de molécules d’ADNmt dans une cellule, l’hétéroplasmie sera comprise entre 0 et 100%. Ceci suggère que les tissus ayant un fort pourcentage de mutations seront affectés dans leur fonctionnement.

L’ADN mitochondrial ne contient que 37 gènes qui codent pour :

* 13 protéines de la chaîne de transport des électrons

* 22 ARNs de transfert

* 2 ARNs ribosomaux

L’ADN nucléaire contient les gènes qui vont coder pour les autres protéines. Ces dernières étant synthétisées dans le cytosol elles seront importées dans les différents compartiments mitochondriaux via les TOM et les TIM .

Parmi les protéines mitochondriales il en est certaines, comme celles des complexes I ,III, IV, de la chaîne de transport d’électrons, qui sont des produits des gènes mitochondriaux et nucléaires.
Ainsi la cytochrome c oxydase du complexe IV est un complexe oligomérique dont 3 sous-unités sont issues de gènes mitochondriaux et 10 issues de gènes nucléaires.
Ceci implique que l’assemblage et le fonctionnement de ces complexes requiert une expression coordonnée des différentes protéines issues de chacun des génomes. Les signaux responsables de la simultanéité de la transcription des gènes dans ces deux compartiments (nucléaire et mitochondrial) ainsi que des autres étapes conduisant à l’assemblage d’un complexe fonctionnel ne sont pas connus.

2. MAINTIEN DE L’ADN MITOCHONDRIAL

Le maintien de l’intégrité de l’ADNmt requiert sa réplication (maintien du nombre de copies d’ADN) et sa réparation.

Au cours du vieillissement, la persistance de stress oxydatifs exogènes (radiations UV, polluants de l’atmosphère, cigarettes…) pourraient contribuer à des mutations somatiques qui altéreraient la réplication de l’ADN.

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