Degos 1999

Laurent DEGOS

Promenades à l’intérieur de la cellule — (4à4, Le Pommier-Fayard, 1999)

p.27-29 : Mitochondries et chloroplastes : les centrales énergétiques.

Le monde vivant dans sa totalité se fonde sur l’équilibre entre production et consommation d’oxygène ; et tout de cette dynamique  a pour base l’énergie solaire. 

La présence de véritables centrales énergétiques dans la cellule, les mitochondries, chaînes respiratoires, et les chloroplastes, photosynthèse, constitue un élément essentiel dans le saut fonctionnel entre le monde des procaryotes et celui des eucaryotes. Mitochondries et chloroplastes n’existent en effet que dans les cellules eucaryotes et semblent être apparues dans le monde vivant grâce à l’incorporation, au sein de ces cellules, de bactéries procaryotes ayant soit une fonction de respiration, soit une fonction de photosynthèse. 

Un élément essentiel va dans le sens de cette hypothèse : les mitochondries et les chloroplastes ont leur propre ADN, qui diffère de celui de la cellule. 

Autre confirmation de l’hypothèse de l’incorporation : la similitude des séquences d’ADN des chloroplastes et celles des cyanobactéries dont on sait qu’elles pratiquaient aussi la photosynthèse. La même similitude existe aussi entre l’ADN des bactéries qui savent utiliser la chaîne respiratoire et celui des mitochondries. 

Au cours de l’évolution, les bactéries transformées en organite au sein d’autres cellules ont perdu leur indépendance et se sont placés sous le contrôle des cellules hôtes. Elles sont devenues des êtres composites, des chimères constituées de certaines parties provenant d’éléments de la cellule hôtes et d’autres restant sous le contrôle de leur propre ADN. 

Mais dans les mitochondries, l’énergie est obtenue en associant l’oxygène à des sucres pour fabriquer l’unité d’énergie transportable, l’ATP. Les sucres entrent dans un cycle de réactions successives, libérant du gaz carbonique et des électrons à forte énergie. Les électrons sont ensuite transportés d’un moteur électrique à un autre, chacun des moteurs servant à pomper des protons au travers de la membrane interne de la mitochondrie vers l’espace situé entre les deux membranes. Après le passage sur la troisième pompe électrique, l’électron a perdu de sa puissance et finit par transformer de l’oxygène en eau. 

C’est pompes créent un déséquilibre de concentration de protons de part et d’autre de la membrane intérieure et le reflux du proton vers le centre de la mitochondrie est utilisé pour activer la fabrication des adénosines triphosphate, selon un processus qui ressemble à celui d’une pile électrique. 

Le chloroplaste constitue une autre centrale électrique que seul le règne végétal sait utiliser. Ici la fabrication d’énergie suit un chemin inverse : les électrons sont pris sur une molécule d’ eau pour libérer de l’oxygène grâce à l’énergie de la lumière. Ce processus est effectué par la chlorophylle. L’électron libérés active les pompes à protons à travers la membrane, donnant une force suffisante pour la synthèse d’ ATP, suivant un processus similaire à celui de la mitochondrie. Il ne possède pas de crêtes mais des sacs internes. 

Si la mitochondrie utilise l’oxygène et les sucres pour produire de l’énergie avec comme déchets du gaz carbonique et de l’ eau, le chloroplaste utilise le gaz carbonique, l’ eau et le soleil pour fabriquer des sucres, en rejetant de l’oxygène. 

Page 91 :  Les dernières étapes pour démarrer une mitose sont en général régulées par des levées d’inhibiteurs, alors que les premières étapes de déclenchement de la division sont plutôt commandés par des excitations d’activateurs. 

Bien que hautement contrôlée, tout cette cascade d’inhibiteurs et d’activateurs peut aussi connaître des dérèglements. Si le défaut est par exemple du à un activateur toujours allumé, insensible à son inhibiteur, la cellule risque de se diviser en permanence. Cela se produit dans certains cas de cancer. Ces activateurs anormaux sont le résultat d’une mutation de leur gène en un point précis. Ils gardent en permanence la fonction d’activateur et portent le nom de « oncogènes ». 

D’autres facteurs, notamment dans les phases finales d’une mitose, ont un rôle d’inhibition de la transmission du message ou de réparation de l’ADN. S’ils viennent à manquer, la cellule risque de se multiplier sans frein. Ces gènes inhibiteurs, essentiels au bon déroulement de la mitose, sont appelés « antioncogènes ».