Leurs résultats montrent que les protéines responsables de la production d’énergie, appelées complexes respiratoires, n’agissent pas seules. Au lieu de cela, ils s’assemblent en grandes structures appelées « supercomplexes », qui jouent un rôle clé dans la production efficace d’ATP, la principale source d’énergie de la cellule.
Les mitochondries se trouvent dans les cellules de presque tous les organismes vivants, y compris les plantes, les animaux et les humains. Ils utilisent l’oxygène que nous respirons et les glucides contenus dans nos aliments pour produire de l’ATP, qui alimente les fonctions de base des cellules, produisant ainsi de l’énergie.
Bien que ces complexes de la chaîne respiratoire aient été découverts il y a 70 ans, leur organisation exacte au sein des mitochondries reste encore inconnue. Grâce à une technologie de pointe en matière de cryo-tomographie électronique, les chercheurs dirigés par le Dr Florent Waltz et le professeur Ben Engel du Biocentre de l'Université de Bâle ont pu créer des images haute résolution de la chaîne respiratoire directement dans les cellules avec une résolution sans précédent. Les résultats ont été publiés dans la revue Science.
"Nos données montrent que les protéines respiratoires s'organisent dans des régions membranaires spécifiques des mitochondries et se collent les unes aux autres pour former un type majeur de supercomplexe", explique Florent Waltz, chercheur au SNSFAmbizione et premier auteur de l'étude. "En utilisant la microscopie électronique, les supercomplexes individuels sont clairement visibles - nous pouvons voir directement comment ils se structurent et fonctionnent. Le supercomplexe respiratoire pompe des protons à travers la membrane mitochondriale. Le complexe générateur d'ATP agit comme un moulin à eau, utilisant ce flux de protons pour piloter la production d'ATP."
Les chercheurs ont examiné les mitochondries des cellules vivantes de Chlamydomonas reinhardtii. "Nous avons été très surpris de constater que toutes les protéines étaient réellement organisées en supercomplexes comme celui-ci", a déclaré Walz. "Cette structure pourrait rendre la production d'ATP plus efficace, optimiser le flux d'électrons et minimiser les pertes d'énergie."
En plus du supercomplexe, les chercheurs ont également pu examiner de plus près la structure de la membrane mitochondriale. "Cela rappelle un peu le tissu pulmonaire : la membrane mitochondriale interne présente de nombreux plis qui augmentent la surface pour accueillir autant de complexes respiratoires que possible", a déclaré Engel.
À l’avenir, les chercheurs visent à découvrir pourquoi les complexes respiratoires sont interconnectés et comment cette synergie augmente l’efficacité de la respiration cellulaire et de la production d’énergie. La recherche pourrait également fournir de nouvelles perspectives sur la biotechnologie et la santé.
"En étudiant la structure de ces complexes dans d'autres organismes, nous pouvons mieux comprendre leur organisation de base", explique Walz. "Non seulement cela pourrait révéler des adaptations évolutives, mais cela pourrait également nous aider à comprendre pourquoi la perturbation de ces complexes conduit à des maladies humaines."
Compilé à partir de /ScitechDaily