En utilisant des cellules de levure comme modèle, des scientifiques de l'A.N. Institut Belozersky de biologie physico-chimique, L'université d'État Lomonossov de Moscou a étudié les mécanismes permettant aux cellules de se protéger de l'invasion de molécules d'ADN mitochondrial égoïstes. Les résultats ont été publiés dans le Journal de la science cellulaire .

Les informations sur la structure et le fonctionnement d'une cellule sont codées dans son ADN. Alors que la plupart de ces informations sont codées dans l'ADN nucléaire, une partie petite mais essentielle est stockée séparément dans l'ADN mitochondrial (ADNmt). Le rôle principal des mitochondries est de convertir l'énergie en ATP, la "monnaie moléculaire" d'une cellule. L'ADN mitochondrial code pour certaines des protéines impliquées dans la fonction mitochondriale. Des molécules d'ADN mitochondrial égoïstes émergent à la suite de mutations. De telles molécules d'ADNmt contiennent généralement de grandes délétions. Ces molécules d'ADNmt ne contiennent pas d'informations nécessaires au fonctionnement mitochondrial, mais ont un avantage concurrentiel sur les molécules d'ADNmt fonctionnelles, étant plus courtes que l'ADNmt normal, Les molécules d'ADNmt égoïstes sont capables de se répliquer plus rapidement que les molécules normales. Par conséquent, finalement, les ADNmt égoïstes remplacent les molécules d'ADNmt fonctionnelles. L'accumulation de molécules d'ADNmt égoïstes dans les cellules peut altérer le fonctionnement des mitochondries et induire des pathologies. Dans leur travail, les scientifiques ont étudié des stratégies potentielles pour protéger les cellules de l'expansion clonale égoïste de l'ADNmt.

Dmitri Knorre, chercheur principal à l'A.N. Institut Belozersky de biologie physico-chimique, l'auteur correspondant de l'étude partage:"Nous avons croisé des cellules de levure contenant différentes variantes (normales et égoïstes) de l'ADNmt et observé les résultats de leur "concurrence". Cette expérience a été possible car les cellules de levure diploïdes, contrairement aux zygotes des mammifères, héritent des ADNmt des deux gamètes (parents)."

Les biologistes ont découvert que les découpleurs de la phosphorylation oxydative (à savoir, composés, qui diminuent l'efficacité de la conversion d'énergie mitochondriale) modifient les résultats de cette "concurrence" en faveur de l'ADNmt fonctionnel. Notamment, cet effet des découpleurs n'a pu être observé que dans ces cellules, où les mitochondries pourraient se diviser en fragments séparés et subir une digestion intracellulaire.

Dmitry Knorre déclare :« Nous avons découvert que les découpleurs stimulent le renouvellement mitochondrial dans les cellules. Cependant, cet effet n'est bien prononcé que chez les zygotes mais pas dans les cellules de levure haploïdes. Peut-être, la digestion des mitochondries non fonctionnelles est un mécanisme évolutif conservé protégeant les organismes de l'invasion de l'ADNmt égoïste pendant la reproduction sexuée."

Dans leurs recherches, les scientifiques ont utilisé la microscopie à fluorescence et la microscopie électronique ainsi que des techniques de biologie moléculaire.

Les biologistes vont continuer à étudier les mécanismes de dégradation des mitochondries à différentes étapes du cycle de vie de la levure. Ils veulent découvrir comment la machinerie moléculaire cellulaire de la « digestion des mitochondries » reconnaît les mauvais ADNmt cachés par deux couches membranaires et comment la cellule décide d'éliminer ou non cette mitochondrie.