Les mitochondries sont des organites cellulaires qui jouent un rôle essentiel dans le maintien de la santé de la cellule, ou l'homéostasie. Une façon dont les mitochondries le font est de récolter de l'énergie par phosphorylation oxydative, où diverses enzymes dans les mitochondries libèrent de l'énergie pour produire la molécule ATP, la "monnaie énergétique" de la cellule qui peut être utilisée dans d'autres processus. C'est pourquoi les mitochondries sont souvent décrites comme la « centrale électrique » de la cellule.

La plupart des protéines mitochondriales sont codées par l'ADN dans le noyau de la cellule. Cependant, les mitochondries contiennent également un peu de leur propre ADN, qui code également certaines de leurs protéines. En raison de cette double origine, les mitochondries sont sujettes au stress protéotoxique :divers facteurs qui nuisent à la production, pliant, et structure 3D des protéines mitochondriales, affectant ainsi leur fonction.

Les mitochondries maintiennent la santé de leurs protéines (ou « protéostase ») grâce à un réseau complexe de contrôle de la qualité de protéines chaperons et d'enzymes protéases. Un tel exemple est la réponse protéique dépliée mitochondriale (UPRmt), qui décrit une séquence d'événements réparateurs déclenchés lorsqu'une protéine mitochondriale se déplie ou se replie mal, et les protéines chaperons sont incapables de le gérer.

L'UPRmt synchronise essentiellement un certain nombre d'événements mitochondriaux et nucléaires pour assurer la protéostase mitochondriale, et est connu pour jouer un rôle clé dans le métabolisme et le vieillissement des cellules de mammifères. Cependant, les scientifiques ne savent pas s'il existe aussi dans les plantes.

Maintenant, Johan Auwerx et le boursier postdoctoral Xu Wang du laboratoire d'Auwerx à l'EPFL ont publié une étude montrant pour la première fois que l'UPRmt se produit également dans les plantes en réponse à un stress protéotoxique. Les scientifiques ont étudié une petite plante eurasienne Arabidopsis thaliana, qui a servi d'organisme modèle pour l'étude de la génétique, évolution, et le développement des plantes depuis le début des années 1900.

Les chercheurs ont utilisé la doxycycline, un antibiotique qui bloque la traduction des gènes dans les mitochondries pour induire un stress protéotoxique sur les mitochondries de la plante, et a découvert qu'il activait un UPRmt spécifique à la plante et retardait la croissance des cellules végétales ainsi que son vieillissement biologique (sénescence). Cela correspond à des études précédentes indiquant que l'UPRmt augmente la durée de vie des vers (C. elegans) et des mouches (Drosophila melanogaster).

En recherchant les signaux biologiques sous-jacents à la communication mito-nucléaire dans l'UPRmt, les chercheurs ont découvert une réponse hormonale systémique dans la cellule végétale. Les hormones végétales (phytohormones) activent un signal du noyau vers la mitochondrie pour réparer le stress.

"Nous avons découvert que la signalisation des hormones végétales est un médiateur essentiel qui régule la protéostase mitochondriale chez les plantes, " dit Johan Auwerx. " De plus, nos données mettent non seulement en évidence la nature universelle des caractéristiques clés des voies de signalisation du stress mitonucléaire, tels que l'UPRmt conservé, mais indiquent également des effecteurs spécifiques et des circuits transcriptionnels divergents entre les règnes végétal et animal."