Les mitochondries sont des organites remarquables qui changent de forme et qui ont longtemps été considérées comme les centrales électriques à l’intérieur de nos cellules. Mais on sait relativement peu de choses sur l’impact de la fission et de la fusion constantes de ces minuscules générateurs d’énergie sur la fonction des cellules souches et la régénération des tissus.
Aujourd’hui, une nouvelle recherche convaincante du laboratoire de la Dre Mireille Khacho à la Faculté de médecine de l’Université d’Ottawa révèle un rôle de premier plan pour la dynamique mitochondriale dans les cellules souches musculaires adultes, ces cellules uniques et primitives qui servent de matière première au corps pour le renouvellement et la réparation des muscles.
Publié aujourd’hui dans Cellule Cellule Souchesl’étude a révélé que les transitions de forme des mitochondries lorsqu’elles s’allongent et se divisent régulent en fait l’état dormant des cellules souches musculaires adultes.
Les nouvelles découvertes pourraient être une révélation importante car les cellules souches musculaires adultes – qui existent généralement dans un état dormant appelé quiescence – sont essentielles à la stabilité des tissus. La dormance est cruciale pour la longévité de ces cellules et elles nécessitent un équilibre délicat. Ils sortent de leur état protecteur lorsqu’ils sont activés pour le renouvellement et lors de la réparation de tissus blessés ou corrodés par une maladie.
Essentiellement, son laboratoire propose un vaste répertoire pour les mitochondries. Non seulement agissent-ils comme des capteurs et des communicateurs internes, mais leur fragmentation joue un rôle important dans la maintenance et le fonctionnement global des cellules souches. Grâce à une série de manipulations avec un modèle de souris unique, les chercheurs ont montré que la protéine essentielle de mise en forme mitochondriale OPA1 régule l’état dormant des cellules souches musculaires adultes. Et la perte chronique de cette protéine et la fragmentation persistante entraînent de graves anomalies des cellules souches musculaires.
L’équipe du Dr Khacho affirme que les résultats montrent pour la première fois que la protéine OPA1, l’un des principaux régulateurs de la fusion mitochondriale, est essentielle au maintien et au fonctionnement des cellules souches musculaires. Ils ont établi un lien entre l’épuisement des cellules souches et le déséquilibre et le dysfonctionnement des mitochondries.
« Cet article est une combinaison de la découverte de mécanismes physiologiques et de leur utilisation pour expliquer ce qui pourrait mal tourner dans les maladies et le vieillissement », explique le Dr Khacho, professeur adjoint à l’Université d’Ottawa au Département de biochimie, microbiologie et immunologie et titulaire de la Chaire de recherche du Canada. en dynamique mitochondriale et médecine régénérative.
Le rôle de la petite structure est quelque peu contre-intuitif. Généralement, la fragmentation des mitochondries est un phénomène destructeur pour les cellules des tissus, explique le Dr Khacho. Mais dans leurs expériences avec des cellules souches musculaires adultes, son équipe a découvert que leur fragmentation sert également de mécanisme physiologique qui active la signalisation vers le noyau. Pour ce faire, il augmente les niveaux d’un peptide antioxydant appelé glutathion. Encore plus intrigant, ils ont découvert une nouvelle fonction pour ce peptide : il agit comme une molécule de signalisation qui assure la médiation de la diaphonie entre les mitochondries et le noyau.
« La perturbation des mitochondries peut être la raison pour laquelle nous perdons nos cellules souches au milieu des maladies et du vieillissement », explique le Dr Khacho. « Si vous avez un scénario où vous avez une dynamique mitochondriale déséquilibrée, ce qui pourrait se produire dans les maladies et le vieillissement, ce qui se passerait finalement, c’est que vos cellules souches perdraient leur dormance protectrice et qu’elles s’épuiseraient avec le temps. »
Les connaissances de l’équipe seront certainement d’un grand intérêt pour les scientifiques qui étudient une gamme de maladies dégénératives liées aux muscles, ainsi que la faiblesse et l’atrophie musculaires au cours du vieillissement. En outre, cela pourrait éventuellement aider à ouvrir la voie à des stratégies thérapeutiques visant à modifier la dynamique et la fonction des mitochondries dans les cellules souches afin de restaurer le potentiel de régénération des tissus.
C’est important parce que la dégénérescence musculaire est l’une des principales causes d’invalidité dans le monde. Les découvertes qui mettent en lumière la contribution des perturbations mitochondriales aux dysfonctionnements des cellules souches adultes pourraient être une étape vers les efforts visant à restaurer le potentiel régénérateur du muscle dans les troubles dégénératifs et le vieillissement.
Nicole Baker et al, La protéine mitochondriale OPA1 régule l’état de repos des cellules souches musculaires adultes, Cellule Cellule Souches (2022). DOI : 10.1016/j.stem.2022.07.010