Localisation de l'ATP synthase mitochondriale et remaniement du réseau mitochondrial en quiescence

Mitochondrial ATP synthase localization and mitochondrial network remodeling during quiescence

• Auteur / Autrice : Laure Jimenez
• Direction : Isabelle Sagot
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie Cellulaire et Physiopathologie
• Date : Soutenance le 06/11/2014
• Etablissement(s) : Bordeaux
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la vie et de la santé (Talence, Gironde ; 1993-....)
• Partenaire(s) de recherche : Etablissement d'accueil : Université Bordeaux-II (1971-2013)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de biochimie et génétique cellulaires (Bordeaux)
• Jury : Président / Présidente : Daniel Brèthes
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Thomas Rival
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Pascale Belenguer, David C. Logan

Mots clés

Mots clés contrôlés

ATP synthase

Saccharomyces cerevisiae

Quiescence cellulaire

Mitochondries

Mots clés libres

Mitochondrie

Crête

ATP synthase

Quiescence

Saccharomyces cerevisiae

Mitochondria

Cristae

ATP synthase

Quiescence

Saccharomyces cerevisiae

Résumé

La mitochondrie forme un réseau dynamique de tubules, dont la morphologie et la distribution sont étroitement régulées. Les mitochondries sont des organelles à double membrane dont l’architecture interne est complexe. Les crêtes mitochondriales forment des invaginations de la membrane interne. Elles sont le lieu des phosphorylations oxydatives, réactions par lesquelles l’ATP synthase produit l’ATP. L’ATP synthase est également connue pour son rôle clé dans la morphogenèse des crêtes. Dans cette étude j’ai mis en évidence in vivo la localisation en cluster de l’ATP synthase au sein du réseau mitochondrial de S. cerevisiae se développant sur substrat fermentescible. Mes résultats suggèrent que ces clusters correspondent aux crêtes mitochondriales, ce qui ouvre de nouvelles perspectives pour l’étude du remaniement de la membrane interne.La morphologie du réseau mitochondrial est maintenue par un équilibre entre les processus de fusion et de fission des tubules mitochondriaux. Dans la deuxième partie de ma thèse, j’ai mis en évidence une fragmentation progressive du réseau mitochondrial lors de l’entrée des cellules en quiescence, un état cellulaire non prolifératif réversible. En quiescence, le réseau mitochondrial est constitué de petites vésicules sous corticales immobiles au contenu enzymatique variable. Lors d’un retour à l’état prolifératif ces vésicules fusionnent rapidement pour reformer un réseau tubulaire, et ce, avant l’émergence de la cellule fille. De façon surprenante j’ai mis en évidence que ni les machineries canoniques de fusion ou de fission, ni le cytosquelette d’actine ne sont requis lors du remaniement du réseau mitochondrial dans les transitions entre prolifération et quiescence.

Mitochondria form a dynamic tubular network which organization and distribution is highly regulated.Mitochondria are double membrane organites with a complex internal architecture. Cristae, which areinner membrane invaginations, are the site of oxidative phosphorylation, reactions by which ATP synthaseproduces ATP. ATP synthase also play a key role in cristae morphogenesis. In this study, I have shown thatATP synthase localized as discrete clusters along the mitochondrial network in living S. cerevisiae cellsgrown on a fermentable carbon source. Overall our data suggest that ATP synthase clusers correspond tomitochondrial cristae, opening new avenues to explore the mechanisms involved in inner membraneremodelling.Mitochondrial network morphology is regulated by a dynamic equilibrium between the fusion and fissionof mitochondrial tubules. In the second part of my thesis, I highlight a progressive mitochondrialfragmentation during quiescence establishment, a state defined as a reversible absence of proliferation.Quiescent cells mitochondrial network is composed of immobile small cortical mitochondrial vesicles witha variable enzymatic content. Upon quiescence exit, cortical mitochondrial vesicles rapidly fuse and atubular network is reconstituted prior to bud emergence. Astonishingly, neither the canonical fusion orfission machineries nor the actin cytoskeleton are required for the mitochondrial network modificationduring quiescence / proliferation transition.