Organisation structurale et fonction métabolique des unités énergétiques intracellulaires (ICEUs) dans le muscle cardiaque et squelettique : conditions physiologiques et pathophysiologiques : [Thèse soutenue sur un ensemble de travaux]

Structural organization and metabolic function of intracellular energetic units (ICEUs) in cardiac and skeletal muscles in physiologic and pathophysiologic conditions

• Auteur / Autrice : Karen Guerrero
• Direction : Xavier Ronot, Valdur Saks
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physiologie, physiopathologie et pharmacologie
• Date : Soutenance en 2005
• Etablissement(s) : Université Joseph Fourier (Grenoble ; 1971-2015)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Tubuline

Médecine physique et de réadaptation

Exercices physiques

Transplantation pulmonaire

Muscles striés

Myocarde

Tubulines

Canaux ioniques

Cellules -- Compartimentation

Phosphorylation oxydante

Respiration mitochondriale

Mots clés libres

Protéine STOP

Canalisation métabolique

Unités énergétiques intracellulaires

Couplage fonctionnel

Entraînement à domicile

Mitochondria

Oxidative phosphorylation

Cardiac muscles

Skeletal muscles

Functional coupling

Metabolic channelling

Intracellular energetic units (ICEU)

Β-tubulin

STOP protein

Lung recipient transplant

Home training

Résumé

Ce travail de thèse s'intéresse principalement à la régulation de la respiration mitochondriale in situ dans les cellules de muscle cardiaque et squelettiques. L'oxygraphie, la spectrophotométrie et la microscopie confocale sur cellules isolées ou fibres musculaires perméabilisées à la saponine ont été utilisées ainsi que la modélisation mathématique. Dans les cellules musculaires, les mitochondries sont organisées de manière très précise tel un ‘cristal'. Cet arrangement intracellulaire serait la base d'une organisation à la fois structurale et fonctionnelle au sein desquelles les mitochondries sont couplées fonctionnellement par le cytosquelette aux autres organelles : réticulum sarcoplasmique et myofibrilles : les ICEUs (ou unités énergétiques intracellulaires). Au sein des cellules cardiaques, il existe 2 niveaux de régulation de la respiration mitochondriale par l'ADP exogène : la perméabilité de la membrane mitochondriale externe (VDAC) et des restrictions localisées de diffusion de l'ADP au voisinage des mitochondries. La β-tubuline participe indirectement à ces mécanismes de régulation de même que la protéine STOP, une protéine associée aux microtubules. Ces données expérimentales sont utiles pour expliquer les aspects métaboliques de la loi de Frank-Starling dans le cœur. Cette notion d'ICEU peut servir de diagnostic lors de l'étude clinique du métabolisme énergétique chez des transplantés pulmonaires avant et après un programme d'entraînement à domicile.

The aim of this work was to study the regulation of mitochondrial respiration in situ in cardiac and skeletal muscle cells. Oxygraphy, spectrophotometry and confocal microscopy on saponin-permeabilized muscle cells or fibers were used as well as mathematic modelisation. In muscle cells, mitochondria are ordered very precisely in ‘a crystal like pattern'. This intracellular arrangement could be the basis of a structural and functional organisation within which mitochondria are functionally coupled by cytoskeleton to the other organelles: sarcoplasmic reticulum and myofibrils: ICEUs (intracellular energetic units). In cardiac cells, there are two levels of regulation of mitochondrial respiration by exogenous ADP: permeability of the outer mitochondrial membrane (VDAC) and localized restrictions of ADP diffusion in the neighbourhood of mitochondria. β-tubulin and STOP protein, a microtubule-associated protein, participate indirectly to these mechanisms of regulation. These experimental data are useful for explaining the metabolic aspects of the Frank-Starling law of the heart. The notion of ICEU can be diagnostically used in clinical study of energetic metabolism of lung recipients transplants before and after a home-interval training program.