Etude de la fonction des sous-unités h, d et f du pied périphérique de la F1F0ATP-synthase mitochondriale de la levure Saccharomyces cerevisiae

par Vanessa Goyon

Thèse de doctorat en Sciences biologiques et médicales. Biologie - Santé

Sous la direction de Daniel Brèthes.

Soutenue en 2008

à Bordeaux 2 .

mots clés

• Mitochondries
• Saccharomyces cerevisiae
• ATP

Résumé

La F1F0 ATP+synthase est un complexe enzymatique situé au niveau de la membrane interne mitochondriale qui couple l'utilisation du gradient électrochimique en protons généré par la chaîne respiratoire à la synthèse d'ATP. Ce complexe est composé d'une vingtaine de sous-unités chez la levure Saccharomyces cerevisiae et est constitué d'une tête catalytique (αβ)3 reliée au canal à protons (anneau de sous-unités 9 et sous-unité 6) par une tige centrale (γ, delta et epsilon) et un pied périphérique (4, OSCP, h, d, f, 8, i, e, g et k). Ce dernier stabiliserait l'édifice lors de la rotation de la tige centrale au sein de la tête catalytique. Les travaux présentés dans ce manuscrit visaient à déterminer le rôle des sous-unités h, d et f dans la fonction et l'assemblage du complexe ainsi que dans la morphologie mitochondriale. Le contrôle de l'expression de ces sous-unités grâce à un promoteur répressible permet de s'affranchir de la perte de l'ADN mitochondrial observé dans des mutants de délétion. Ces études montrent que l'absence de l'une de ces sous-unités entraîne une perte de fonction de l'enzyme due à la disparition de la sous-unité 6, causée par une régulation négative de sa synthèse. Ces résultats soulignent que l'insertion de la sous-unité 6 est une étape hautement régulée. Par ailleurs, l'altération du pied périphérique perturbe le processus de dimérisation/oligomérisation du complexe, conduisant à une modification de la morphologie des crêtes mitochondriales. Enfin, un défaut prononcé de fonctionnement de l'ATP-synthase entraîne une répression de l'expression de certaines sous-unités de la cytochrome c oxydase et semble perturber le processus de fission/fusion mitochondrial.

Titre traduit

Functional studies of subunits h, d and f of the peripheral stalk of the mitochondrial F1F0ATP-synthase in the yeast Saccharomyces cerevisiae

Résumé

The F1F0 ATP-synthase is an enzymatic protein complex localized in the inner mitochondrial membrane that couples the electrochemical gradient generated by the respiratory chain to ATP synthesis. In the yeast Saccharomyces cerevisiae it is composed of at least 20 subunits : a catalytic head (αβ)3 connected to the proton channel (subunits 9 oligomer and subunit 6) by a central (γ, delta, epsilon) and a peripheral stalk (4, OSCP, h, d, f, 8, i, e, g and k). This stalk is thought to prevent the rotation of the catalytic head during those of the central stalk. This work aimed to study the subunits h, d and f roles in the function and the assembly of the complex and in the mitochondrial cristae morphology. We used a repressible promoter system to control the expression of these subunits allowing to overcome the strong instability of the mitochondrial DNA. These studies show that the absence of one of those subunits impairs the function of the ATP-synthase because of the subunit 6 loss caused by a negative regulation of its synthesis. These results underly that subunit 6 insertion is a highly regulated step in the ATP-synthase assembly. Moreover, ATP-synthase dimerisation and oligomerisation process are altered by a perturbation of the peripheral stalk structure, resulting in modfications of the mitochondrial cristae morphology. Furthermore, pronounced defect of ATP-synthase function causes the repression of cytochrome c oxidase subunits expression and seems to alter mitochondrial fission/fusion process.