Une nouvelle étude révèle le rôle clé des protéines mitochondriales dans la régénération cardiaque

Les mitochondries jouent un rôle essentiel en fournissant l'énergie nécessaire au bon fonctionnement des cellules. Dans les mitochondries, l’énergie est produite par la chaîne respiratoire, composée de cinq complexes appelés CI-CV. Ces complexes peuvent s'assembler en supercomplexes, mais on sait peu de choses sur le rôle de ce processus et son contrôle.

De nouvelles recherches examinent les mécanismes de l'assemblage supercomplexe et révèlent l'influence significative des facteurs d'assemblage mitochondrial sur la régénération du tissu cardiaque. L'étude a été codirigée par le Dr José Antonio Henriques du Centre national de recherche cardiovasculaire (CNIC) et le Dr Nadia Mercader de l'Université de Berne en Suisse, scientifique invitée au CNIC.

Une recherche publiée dans la revue Developmental Cell montre que le membre de la famille de protéines Cox7a joue un rôle fondamental dans l'assemblage des dimères CIV et que cet assemblage est essentiel pour bon fonctionnement des mitochondries et donc pour la production d'énergie cellulaire.

La famille de protéines Cox7a comprend trois membres : Cox7a1, Cox7a2 et Cox7a2l (également appelée SCAF1). Des études antérieures des deux groupes ont montré que lorsque CIV contient SCAF1, il s'associe fortement à CIII, formant un supercomplexe respiratoire appelé respirasome. Dans ces études précédentes, les auteurs ont émis l’hypothèse que l’inclusion de Cox7a2 entraînerait la formation de CIV incompétents en association, tandis que les molécules de CIV contenant Cox7a1 s’associeraient pour former des homodimères de CIV. Une nouvelle étude démontre expérimentalement le rôle de Cox7a1 dans la formation de ces homodimères CIV.

Cellule de développement (2024). DOI : 10.1016/j.devcel.2024.04.012

En travaillant sur un modèle de poisson zèbre, les chercheurs ont découvert que l'absence de Cox7a1 empêchait la formation de dimères CIV et que la perte de ces dimères affectait le poids et la capacité de nage des poissons affectés.

« Cox7a1 est principalement exprimé dans les cellules musculaires striées, et ce sont les tissus musculaires squelettiques qui ont été les plus affectés par le manque de fonction de Cox7a1. L'autre type principal de muscle strié est le muscle cardiaque, ou myocarde", a expliqué le Dr Enriquez.

Cependant, même si la perte de Cox7a1 dans le muscle squelettique était délétère, son absence dans le muscle cardiaque a amélioré la réponse régénératrice du cœur à une blessure.

« Ce résultat montre que ces protéines jouent un rôle clé dans l'activation de la capacité du cœur à se réparer après une blessure », a expliqué la première auteure de l'étude, Carolina Garcia-Poyatos.

Pour mieux comprendre la fonction de Cox7a1, les chercheurs du CNIC Enrique Calvo et Jesus Vazquez ont mené une étude protéomique du muscle squelettique et du myocarde du poisson zèbre dépourvu de Cox7a1. Cette analyse a été complétée par une étude métabolomique réalisée par des collègues de l'Université de Berne. Cette analyse conjointe a révélé des différences significatives par rapport aux poissons non modifiés avec une expression Cox7a1 intacte.

"Ces résultats suggèrent que les molécules impliquées dans l'assemblage des supercomplexes mitochondriaux pourraient avoir des effets significatifs sur le contrôle métabolique, ouvrant peut-être la voie à de nouveaux traitements pour les maladies cardiaques et d'autres conditions métaboliques", a déclaré le Dr Mercader.

Selon l'équipe de recherche, cette découverte représente « une avancée significative dans la compréhension des mécanismes cellulaires impliqués dans la régénération cardiaque et pourrait ouvrir la voie au développement de thérapies visant à favoriser la régénération cardiaque. »

Les auteurs concluent que les facteurs d'assemblage mitochondrial peuvent influencer de manière significative le contrôle métabolique.