De minuscules usines flottent à l'intérieur de nos cellules et leur fournissent presque toute l'énergie dont elles ont besoin :les mitochondries. Leur efficacité diminue avec l'âge, mais aussi lorsque nous sommes confrontés à de nombreuses maladies comme le diabète, le cancer ou la maladie de Parkinson. C'est pourquoi les scientifiques s'intéressent de plus en plus à leur façon de travailler. A l'EPFL, une équipe a mis au point un protocole pour mesurer leur activité en direct chez des animaux vivants. Décrit dans Nature Chimie Biologie , la méthode repose sur la molécule responsable de la bioluminescence de la luciole. Au sens le plus littéral du terme, cette étude met en lumière le fonctionnement des mitochondries.

Les mitochondries sont presque comme des cellules dans la cellule. Comme leur hôte, ils ont une membrane qui protège leur matériel génétique et, par dessus tout, filtre les échanges avec l'extérieur. La différence de charge électrique entre l'intérieur et l'extérieur des mitochondries, appelé « potentiel membranaire », ' laisser passer certaines molécules, tandis que d'autres pleuvent aux abois.

Comme entre les deux pôles d'une batterie électrique usagée, le potentiel membranaire des mitochondries peut parfois chuter. Pour les scientifiques, c'est un indice indubitable que ses fonctions sont altérées.

On sait mesurer le phénomène sur des cellules en culture. Mais jusqu'à maintenant, vous ne pouviez pas vraiment le voir sur les animaux vivants. « Les cultures cellulaires ne sont pas très efficaces pour étudier les maladies liées aux mitochondries, " explique Elena Goun, professeur à l'EPFL et auteur principal de l'article, « Le cancer ou le diabète impliquent des échanges complexes entre différents types de cellules, nous avons donc besoin de modèles animaux. "

Elena Goun et ses collègues ont trouvé un moyen d'étudier le phénomène chez des souris vivantes. Ils utilisent des animaux génétiquement modifiés pour exprimer la luciférase, une enzyme qui produit de la lumière lorsqu'elle est combinée à un autre composé appelé luciférine. C'est ainsi que les lucioles illuminent parfois nos soirées d'été.

Les scientifiques ont développé deux molécules qui, lorsqu'il est injecté dans le rongeur, passer dans les mitochondries, où ils activent une réaction chimique. Les mitochondries produisent alors de la luciférine et l'éjectent vers l'extérieur. La luciférine se combine avec la luciférase dans les cellules des souris et produit de la lumière.

"Dans une pièce complètement obscurcie, vous pouvez voir les souris briller, tout comme les lucioles, " dit Elena Goun.

Les chercheurs n'ont qu'à mesurer l'intensité lumineuse pour obtenir une image claire du fonctionnement des mitochondries. Quand ils fonctionnent moins bien, leur membrane laisse passer moins de composés chimiques. La production de luciférine diminue, et donc la luminosité aussi.

Pour démontrer le potentiel de leur méthode, les chercheurs ont mené plusieurs expériences. Par exemple, ils ont observé que les rongeurs plus âgés produisent beaucoup moins de lumière. Cette baisse de lumière reflète une baisse de l'activité des mitochondries - leur potentiel membranaire est beaucoup plus faible que chez les jeunes rongeurs. On sait que l'âge provoque une diminution de l'activité des mitochondries, mais c'est la première fois que le phénomène est mesuré avec précision directement chez les animaux vivants.

L'équipe a également testé un produit chimique connu pour rajeunir les mitochondries :le nicotinamide riboside. Cette molécule est non toxique et disponible dans le commerce sous forme de complément alimentaire. Les souris ayant reçu ce composé ont produit plus de lumière, signe d'une augmentation de l'activité mitochondriale.

Les chercheurs ont également pu mesurer le même phénomène dans des modèles animaux de cancer. Cela pourrait être d'une grande aide pour la recherche de médicaments anticancéreux. En outre, ils ont également démontré avec succès la surveillance du potentiel membranaire des mitochondries dans les cellules du tissu adipeux brun, riche en mitochondries. Sa stimulation pourrait aider à guérir certaines formes d'obésité.

La méthode décrite par Elena Goun est avant tout destinée aux scientifiques qui souhaitent mieux comprendre le rôle des mitochondries et qui ont besoin d'un modèle animal. Le champ d'application est large :diabète, oncologie, vieillissement, nutrition, maladies neurogénératives... "Notre procédé permet de mesurer divers degrés d'activité des mitochondries, et pas seulement un signal marche/arrêt, " explique Elena Goun. " Il est extrêmement sensible, bien plus qu'un PET scan, abordable et facile à mettre en œuvre.