1-Définition des mitochondries et leur fonction
Les mitochondries sont les organes responsables de la production d'ATP ( Adénosine tri phosphate cellulaire par l’intermédiaire de la β-oxydation, le cycle de Krebs et la chaîne respiratoire , L’ATP est une molécule indispensable dans la synthèse de l’énergie dans la cellule . Ils sont impliqué aussi dans la régulation dus statut redox
2-Structure des mitochondries :
Il existe à peu près 300 à 2 000 mitochondries par cellule. Les mitochondries ont un diamètre de 0,75 à 3 μm et une longueur pouvant atteindre 10 µm. Elles se composent de deux membranes, une membrane mitochondriale externe et une membrane mitochondriale interne, qui délimitent trois milieux : le milieu extra-mitochondrial (cytoplasme de la cellule), l'espace inter membranaire mitochondrial, et la matrice mitochondriale. L'ADN mitochondrial est constitué de double brin de taille . 16,5 kb qui contient 37 gènes codant 13 sous-unités des complexes de chaînes de transport d'électrons
3-la biogenèse mitochondriale et l’efficacité mitochondriale :
La biogenèse mitochondriale est un processus biochimique de division qui aboutit à la synthèse de nouvelles mitochondries. Il s'agit d’un processus complexe qui nécessite la synthèse de 1000 à 1500 protéines. A partir du génome et des ribosomes. La biogenèse mitochondriale est influencée par plusieurs facteurs épigénétiques environnementaux tels que la restriction calorique , l’exercice physique , l’état de stress oxydatif cellulaire, la température , d'hormèse etc …
3-1 :l'efficacité mitochondriale est sa capacité de production d’ATP en produisant le minimum d’espèce réactives d’oxygène . [1]
3-2 : le dysfonctionnement mitochondrial : est un phénomène qui est associé aux plusieurs maladies chronique et surtout le syndrome métabolique ( diabète , Hypertension , obésité ) . il se traduit par une baisse de la biogenèse et de l’efficacité mitochondriale qui se caractérise par : -une perte de maintien du potentiel électrique et chimique de la membrane mitochondriale interne, -des altérations de la fonction de la chaîne de transport d'électrons, -une réduction du transport de métabolites actifs dans les mitochondries. Ces changements entraînent une réduction dans l’efficacité de la phosphorylation oxydative et une réduction de la production d'adénosine-5′-triphosphate (ATP). ( énergie )
3-3 :Rôle des mitochondries dans le stress oxydatif. Production d'ERO et deERA. Lien avec la santé.
Les mitochondries fabriquent également des espèces chimiques appelées espèces réactives de l’oxygène ou ERO (ROS en anglais). Il s’agit notamment de l’anion superoxyde O2 - et du peroxyde d’hydrogène H2O2.. l’excès de ces espèces réactives d’oxygène est éliminé par le système rédox cellulaire. En cas d’altération de la capacité rédox ,une baisse de l’efficacité mitochondriale peut apparaître . Plusieurs articles scientifiques prouvent qu’il existe une corrélation entre les maladies chroniques et particulièrement le diabète et l’insulinorésistance et le dysfonctionnement mitochondrial. Les maladies de vieillissement se caractérisent souvent par une altération du système rédox cellulaire ce qui conduit éventuellement à un dysfonctionnement mitochondrial : on peut citer (les maladies auto-immunes comme la sclérose en plaque, les maladies de tube digestif, les maladies cardiovasculaires, les maladies neuro psychiatrique ( comme la schizophrénie ) et le syndrome de fatigue chronique
3-4 :les facteurs de transcription impliquées dans la biogenèse mitochondriale :
Plusieurs facteurs moléculaires sont impliqués dans l’activation de la biogenèse mitochondriale :
-La voie de signalisation AMPK qui est stimulé par l’exercice physique
-Le facteur du récepteur activé par les proliférateurs de peroxysomes PGC 1 alpha est le régulateur principal de la biogenèse mitochondriale qui peut être activé par plusieurs autres facteurs transcriptionnels ,( TORC( régulateur transcriptionnel du facteur CREB )
– Calcineurin
– Ca MKIV -l’oxyde nitrique - RIP140 (le récepteur interagissant avec la protéine 140).
-Les gène SIRT sirtuines 1 qui est activé par certaines composée actifs de plantes comme le resvératrol
[2] Schéma expliquant la régulation de la biogenèse mitochondriale (voir référence schéma [1]
4- le rôle de l’alimentation dans la biogenèse mitochondriale et l’efficacité mitochondriale :
L’alimentation permet de réguler la concentration intracellulaire en espèces réactives de l’oxygène grâce à l’activation de plusieurs enzymes. Parmi celles-ci, les superoxyde dismutases (ou SOD) transforment le O2- en H2O2, la catalase qui transforme le peroxyde d’hydrogène H2O2 en H2O et O2 , la glutathion qui favorise la détoxification des métaux lourd et des xénobiotiques etc. .Ceux-ci influencent le transport de l’énergie dans les mitochondries. plusieurs techniques ont prouvée leurs efficacité dans la modulation de la biogenèse mitochondrialey compris l'exercice physique, le jeune et l'hormèse . Plusieurs aliments (plantes et micronutriments) permettent de booster l’efficacité mitochondriale en agissant sur les espèces réactives d’oxygène mais aussi en activant les gènes impliqués dans la biogenèse mitochondriale comme le fameux PGC1 alpha
4-1 plantes qui boostent la biogenèse mitochondriale
● Le jus de betterave améliore l’efficacité mitochondriale :
Selon une étude publiée dans le journal Physiology . la consommation de nitrate de sodium alimentaire issue de jus de betterave pendant 3 jours améliore l'efficacité mitochondriale, augmente les taux maximal de production d'ATP et réduit la consommation d'oxygène du corps chez les sportifs pendant l’exercice Les chercheurs ont montré que la consommation de jus de betterave améliore l'efficacité respiratoire mitochondriale. Sans causer l’accumulation pathologique des espèces réactives d’oxygène [3]
● La schisandra :
La schisandra est une plante chinoise qui appartient à la famille des Schisandraceae . la schisandra est une des principales plantes toniques et adaptogènes chinoises. Très efficace en période de stress, elle contient aussi la molécule Schisandrin B qui possède un effet anti âge protecteur contre les dommages oxydatifs de L’ADN. Une autre molécule la Gomisin A réduit le phénomène de sénescence cellulaire et la production de cytokines inflammatoires .la schisandrin C induit l’expression de PGC 1 alpha impliqué dans la régulation de la biogenèse mitochondriale. dans les cellules musculaires lisses humaines ! [4].
● La Resvératrol :
C’est une molécule antioxydante qui appartient à la famille des polyphénols et au classe de stilbène . Le resvératrol est présent dans certains fruits et légumes, surtout dans les raisins rouges.. Les cacahuètes, le chocolat noir . Le resvératrol possède des propriétés anti-oxydantes et anti-inflammatoires. Il a été démontré que le resvératrol active les gènes responsables de la biogenèse mitochondriale comme les sirtuines et le PGC 1 1alpha [5]
Le curcuma :
La curcumine (diféruloylméthane), composant le plus actif du curcuma isolé des rhizomes de la plante Curcuma longa, il possède plusieurs propriétés bénéfiques pour la santé ( anti-inflammatoires , anti-oxydante , antidiabétique). ce composé a attiré l’attention en tant qu’agent thérapeutique prometteur dans le traitement de dysfonctionnement mitochondriale la biogenèse mitochondriale. En effet une étude in vitro sur des cellules hépatiques a montré que la curcumine stimule l’expression de gène PGC1 alpha responsable de la biogenèse mitochondriale. La curcuma aussi active la voie de signalisation AMPK et augmente la transcription de gène de la superoxyde dismutase [6]
4-2 Compléments nutritionnel qui boostent la biogenèse mitochondriale :
● La co-enzyme Q10 :
La coenzyme Q10 (CoQ10 appelé aussi ubiquinone ) est un cofacteur enzymatique qui joue un rôle clé dans la chaîne de transport d'électrons au niveau mitochondrial . Il possède une action antioxydante très puissante et il peut affecter l'expression de certains gènes impliqués dans la signalisation cellulaire, le métabolisme et le transport des protéines . Une étude chez des souris publiée dans le journal de Antioxidant and redox signaling montre que la coenzyme Q10 active la biogenèse mitochondriale en induisant l’expression de gène PGC1 alpha et sirtuines 3
[7] Selon une étude clinique publiée dans le journal de qui porte sur des individus sportifs sains . Les participants ont été subdivisés en 2 groupes, un groupe traité avec la CoQ10 et un groupe placebo, les chercheurs ont évalué leurs performances suite à un exercice physique de bicyclette pendant 2 heures. Les résultats ont montré l'administration de CoQ10 par voie orale pendant l'exercice a augmenté l’endurance musculaire et réduit la sensations de fatigue, et le besoin de récupération d’une manière significative par rapport au groupe placébo
[8] ● L’acide alpha lipoïque :
L’acide alpha lipoïque est une molécule organique soufré hydrosoluble qui se trouve dans toutes les cellules du corps humain. Elle joue un rôle clé dans la production de l'énergie: elle possède des propriétés antioxydantes , anti-inflammatoires , et anticancéreuse. L’acide alpha lipoïque entre dans l’activation des réactions de décarboxylation oxydatives au niveau des mitochondries [9]. Avec le vieillissement l’ accumulation de céramides au niveau de mitochondries entraîne une perturbation dans le transport des électrons. Les études in vivo montrent que l’acide alpha lipoïque protège les mitochondries en restaurant les niveau de glutathion et en réduisant le taux de céramide dans les chaînes de transports d’électron [10] Une étude in vitro sur des cellules adipeuses humaines. Montre que l’acide alpha lipoïque augmente la biogenèse mitochondriale en activant les gènes PGC 1 alpha et sirtuine 1 [11].
● Le L glutathion :
C’est une enzyme antioxydante produite par le corps grâce à l’association de 3 acides aminés : la glycine , le glutamate , cystéine . Sa synthèse et son recyclage se fait grâce aux séléno enzymes qui sont dépendantes au minéral sélénium. La glutathion peroxydase permet d’augmenter l’efficacité mitochondriale en diminuant l’accumulation d’espèces réactives d’oxygène. [12] . La meilleure façon de booster votre niveau de glutathion est d’avoir une alimentation équilibrée qui satisfait les besoins journaliers en sélénium et en glycine , acide glutamique et cystéine . et en exposant votre corps à l 'hormèse ( un changement brusque et court de la température ) ( par sauna , cryothérapie et en faisant de l’exercice physique .
● Autres Micronutriments importants pour la biogenèse mitochondriale Selon un article publié dans le journal d’intégrative médecine, plusieurs suppléments nutritionnels ont prouvé leur efficacité dans le traitement de dysfonctionnement mitochondrial. [13,14], ceux-ci sont résumés dans le tableau suivant Vitamines Vitamines C, D and E, thiamine, riboflavine Sels minéraux Magnésium, calcium, phosphate lipides Acides gras oméga 3 métabolites Créatine, pyruvate cofacteurs CoQ10, α-lipoic acid, NADH, nicotinic acid Transporteurs l-Carnitine, membrane phospholipids antioxydant CoQ10, α-lipoic acid, NADH, glutathione Médicaments Metformin Inhibiteurs enzymatique α-Lipoic acid, dichloroacetate Plantes médicinales Curcumin, schisandrin
● Le régime cétogène :
C’est un régime alimentaire populaire qui affecte positivement la biogenèse mitochondriale : Le régime cétogène riche en graisse saines : huile d’olive , huile de noix de coco , graisse animales saines et en protéines de hautes qualité et pauvre en carbohydrates raffinées stimule la biogenèse mitochondriale, améliore la fonction mitochondriale, et diminue le stress oxydatif en diminuant le taux de AGE( Advanced glycation Product ) et le taux de peroxydation lipidique .une étude sur des souris montre que l’adoption du régime cétogène améliore la biogenèse mitochondriale en activant les facteurs transrationnels PGC1α-SIRT3-UCP2 [15] Toutefois la restriction des glucides peut conduire à des carences minérales par voie rénale. Donc consultez un Nutritionniste qualifié avant d'adopter ce régime restrictif.
5-Les mesures d’hygiène de vie qui augmentent la biogenèse et l’efficacité mitochondriale :
● L’exercice physique : Selon une étude publiée dans le journal de applied physiology l’exercice physique stimule la biogenèse mitochondriale par plusieurs mécanismes complexes comme la voie de signalisation AMPK [16]
● Le jeune : Selon une étude publiée dans le journal de Plos One en 2018 le jeûne intermittent protège contre le dysfonctionnement mitochondrial et métabolique [17 ]
● La photobiomodulation par la lumière rouge : Selon une étude publiée dans le journal de photochemistry la photobiomodulation augmente l’efficacité respiratoire mitochondriale en activant la cytochrome C oxydase et augmente la biogenèse mitochondriale en agissant sur les facteurs PGC 1 alpha et AMPK [18]
● Le sauna : Selon une étude publiée dans le journal de applied physiology et qui porte sur 20 individus . la pratique du sauna à 40 degrés pendant 2 heures augmente la biogenèse mitochondriale en augmentant l’expression des facteurs AMPK et PGC 1 alpha [19]
● La cryothérapie : Selon une étude sur des souris publiée dans le journal de exercice Nutritional biochemistry . l’exercice physique associé à l’exposition au froid augmente d’une manière significative la biogenèse mitochondriale et agissant sur le gène PGC 1 alpha [20]
6-Points forts à retenir :
-Les mitochondries sont les organes responsables de la production d'ATP (Adénosine tri phosphate) dans la cellule .
-l’efficacité mitochondriale est la capacité de production d’ATP par les mitochondries en générant le minimum d’espèces réactives d’oxygène. -
La biogenèse mitochondriale est un processus biochimique de division qui aboutit à la synthèse de nouvelles mitochondries. Elle est régulée par plusieurs facteurs moléculaires. essentiellement la PGC1 alpha , et l’AMPK - le dysfonctionnement mitochondrial est un processus de dégradation de la fonction mitochondriale associé à une baisse dans la biogenèse et l’efficacité mitochondriale . Il est associé avec plusieurs maladies chroniques essentiellement le syndrome métabolique et le diabète .
- plusieurs plantes sont décrites dans la littérature scientifique et qui améliorent la biogenèse mitochondriale comme : le jus de betterave, le resvératrol , la schisandra , le curcuma. - plusieurs supplément nutritionnels améliorent la biogenèse mitochondriale par exemple : la coenzyme Q10 ,le magnésium , le L glutathion , l’acide alpha lipoïque
- plusieurs technique thérapeutique et méthodes hygiénique peuvent stimuler la biogenèse mitochondriale comme L’exercice physique /Le jeune / La cryothérapie / Le sauna /La photobiomodulation par la lumière rouge
Auteur: Salim chibani, naturopathe , Doctorant en microbiologie moléculaire et chercheur en biologie anti-age Références :
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Auteur : Salim chibani , Naturopathe . doctorant chercheur en microbiologie . chercheur en biologie anti-age et en médecine intégrative
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