L'oxydation phosphorylante mitochondriale est au cœur du métabolisme énergétique hépatique. Son dysfonctionnement participe aux anomalies qui sous-tendent l'insulino-résistance. L'effet d'une nouvelle molécule, E008, sur l'oxydation phosphorylante mitochondriale hépatique est étudié. <br />Sous l'action de E008, les hépatocytes isolés, incubés ou périfusés, présentent une inhibition de leur consommation d'oxygène, une élévation des potentiels redox associée à une baisse des rapports ATP/ADP. E008 inhibe donc l'oxydation phosphorylante. Avec E008, les hépatocytes élèvent leur potentiel de membrane mitochondrial, comme avec l'oligomycine ou l'atractyloside. L'inhibition de la respiration est relevée par l'addition d'un découplant. E008 inhibe le complexe de phosphorylation mitochondrial. <br />La respiration des mitochondries hépatiques isolées de rats traités par E008 en injection sous-cutanée n'est pas inhibée. L'activité du complexe I de la chaîne respiratoire et celle de la F1-ATPase ne sont pas modifiées. Enfin, le gonflement mitochondrial initié par les substrats de la chaîne respiratoire ne montre pas de différence sur la cinétique d'expulsion des protons, ni sur la force proton-motrice. Il en est de même lorsque le gonflement mitochondrial est initié par l'hydrolyse de l'ATP par l'ATP synthase, avec des concentrations croissantes d'ATP qui permettent de mesurer à la fois le Km et la vitesse maximale du système. L'action de E008 sur l'oxydation phosphorylante n'est pas directement observable sur les mitochondries hépatiques isolées. L'inhibition exercée par E008 sur la phosphorylation mitochondriale est donc indirecte, liée à un processus qui nécessite l'intégrité cellulaire.

La mitochondrie est un carrefour d’informations au centre du fonctionnement cellulaire puisque son rôle physiologique consiste à récupérer l’énergie fournie par la dégradation des produits issus de notre alimentation pour produire de l’ATP, par le processus d’oxydation phosphorylante. Cependant, des altérations du fonctionnement de la mitochondrie peuvent être responsables de nombreuses pathologies. Parmi les stress métaboliques pouvant entraîner un dysfonctionnement mitochondrial, l’ischémie-reperfusion est un phénomène présent également dans de nombreuses situations pathologiques. L’objectif de ce travail consiste à développer une approche méthodologique basée sur la microscopie confocale et l’analyse d’images afin de décortiquer les conséquences cellulaires des stress métaboliques induits lors d’épisodes de privation de substrats associée ou non à une privation partielle ou totale d’oxygène. Après avoir mis au point le programme d’analyse d’images basée sur la méthode du « tophat », deux approches ont été développées pour visualiser et quantifier la fonction mitochondriale. La première, qui combine le marquage du TMRM et l’autofluorescence du NADH, a permis de mettre en évidence des différences de réponses au stress d’ischémie-reperfusion au niveau de la chaîne respiratoire ou de l’ouverture du PTP pour les quatre types cellulaires testés : HMEC-1, INS1, RT112 ou hépatocytes primaires. La seconde approche a consisté à tester l’utilisation de biosenseurs permettant de suivre les variations de concentration d’ATP (Ateam) ou d’activation de l’AMPK (AMPKAR). Les conditions expérimentales réalisées dans ce travail n’ont pas permis de valider leur utilisation. / Mitochondria form an information hub at the center of the cellular metabolism because of its physiological role consisting in the porduction of ATP from the degradation of porducts stemming from our food through the OXPHOS process. However, changes in the functionnig of the mitochondria can be responsible for numerous diseases. Among the different foms of metabolic stress leading to mitchondrial dysfunctions, ischemia-reperfusion can be found in numerous pathological situations. This work aims at developing a methodological approach based on confocal microscopy and image analysis to dissect –at cell level- the consequences of metabolic stress induced by episodes of deprivation in substrata associated or not with hypoxia or anoxia. Having developed the program of image analysis based on the « tophat » method, two approaches were designed to vizualize and quantify the mitochondrial function. The first one, combining TMRM labelling with NADH fluorescence made it possible to highlight some differences in the response to the stress caused by ischemia-reperfusion at the level of the respiratory chain or concerning the PTP opening in the four cellular types that were tested : HMEC-1, INS1, RT112 or pirmary heaptocyes. The second approach consisted in testing the use of biosensors designed to follow the variations of ATP concentration (ATeam) or the activation of AMPK (AMPKAR). The experimental conditions established in this work did not allow us to validate their use.

Le monoxyde d'azote (NO) est formé à partir de L-arginine par la famille des NO synthases. La dysrégulation de la synthèse de cette molécule de signalisation cellulaire est impliquée dans le développement d'un grand nombre de pathologies. Les effets cellulaires du NO sont en partie dus à une inhibition des complexes de la chaîne respiratoire mitochondriale. Nous nous sommes intéressés aux effets du NO sur la régulation de l'oxydation phosphorylante et de le transition de perméabilité, deux processus mitochondriaux gouvernant la survie cellulaire. Nous avons ainsi démontré que l'inhibition de la cytochrome c oxydase (COX) par le NO était associée à une inhibition de la respiration et de la synthèse d'ATP. Cependant le NO augmente l'efficacité de l'oxydation phosphorylante (ATP/O) en diminuant le processus de « slipping ». Toutefois, notre travail a mis en exergue un effet du NO dépendant du substrat utilisé. En présence de NADH seul, le NO n'a pas l'effet bénéfique sur le rendement de l'oxydation phosphorylante, obtenu avec le FADH2 seul ou associé au NADH. L'étude de l'état d'oxydoréduction des cytochromes de la COX a révélé que dans les mitochondries énergisées avec du FADH2 seul ou en association avec le NADH, les cytochromes aa3 sont plus réduits qu'en présence de NADH seul. Nous pouvons suggérer que le « slipping » au niveau de la COX soit dépendant de l'état d'oxydoréduction de ses cytochromes. Le NO pourrait donc être un régulateur physiologique du processus d'oxydation phosphorylante. Nous avons également cherché à étayer l'hypothèse selon laquelle l'inhibition du complexe I aurait un effet anti-apoptotique en inhibant l'ouverture du PTP et la libération de cytochrome c. Le NO ayant un effet sur la chaîne respiratoire dans sa globalité, nous n'avons pu certifier que son effet activateur sur l'ouverture du pore soit dû à l'inhibition d'un complexe en particulier. Il semble que le phénomène de transition de perméabilité soit sensible à l'inhibition du complexe II. L'inhibition du complexe II par un inhibiteur comme le TTFA ou le malonate aurait un effet pro-apoptotique et ce malgré la présence d'inhibiteurs puissants du PTP comme la ciclosporine. Ces résultats suggèrent que le complexe II ferait partie des complexes protéiques régulateurs du PTP et que son inhibition soit dominante sur l'effet induit par l'inhibition du complexe I.