La mitochondrie… C’est énergique !

Pour rappel, un organite est un module présent au sein de la cellule qui à une fonction particulière. La mitochondrie se trouve donc dans la cellule et est souvent comparée à une centrale énergétique, car elle à la capacité de transformer certaines molécules en carburant pour la cellule. (nous y reviendrons très bientôt)

Les mitochondries que nous possédons viennent de notre mère, c’est pourquoi certaines maladies très rares ayant pour origine un défaut du fonctionnement de la mitochondrie sont héritées de la mère (jamais du père), ce sont les maladies dites mitochondriales.

Mais il y a une origine encore plus lointaine à cette mitochondrie. Alors que nous n’étions que des organismes unicellulaire (C’est-à-dire une seule cellule), il y a 2 milliards d'années et que les organismes plus complexes n’existaient pas encore, nous avons rencontré une bactérie. Progressivement, une entente s’est faite entre notre ancêtre unicellulaire et cette bactérie jusqu’à ce qu’il se produise une symbiose. La bactérie et la cellule qui vivait chacune de leur côté ont fusionné. La bactérie est rentrée dans la cellule pour lui apporté plus d’énergie que la cellule ne pouvait en créer et la cellule lui à apporter une protection supplémentaire face au monde hostile qui les entourait !

En analysant les cellules, les scientifiques se sont rendus compte que la mitochondrie était un organite pas comme les autres car elle possède sont propre ADN.

L’ADN est l’équivalent d’un code permettant de construire des molécules utile au fonctionnement de la cellule et au développement de notre organisme.
Nos cellules ont de l’ADN également dans le noyau, c’est dans cet ADN qu’est contenu notre génome, c’est-à-dire l’ensemble de nos caractéristiques. (couleur des yeux, taille, couleur de peau…)

Les scientifiques se sont donc retrouvés devant deux structures contenant de l’ADN. Le noyau de la cellule qui contenant notre ADN et une autre structure qui contenait un ADN un peu particulier, car au lieu d’être de forme linéaire, était de forme circulaire. Ces particularités rappelaient fortement aux scientifiques, les caractéristiques de l’ADN des bactéries. (Bizarre... :) )

De plus, la membrane de la mitochondrie est particulière. Sa membrane interne ressemble énormément à la membrane des bactéries. Cette membrane contient de la cardiolipine, qui est un phospholipide particulier et qui est présent également chez les bactéries ! (un phospholipide est une molécule complexe composé d'acide gras).

Tous ces éléments et quelques autres, également, laisse penser que la mitochondrie et la cellule sont rentrées en symbiose il y a environ 2 milliards d’années.

Schéma de la mitochondrie et de certains indices permettant de justifier la théorie de la symbiose Source : @Whentone
La première scientifique à avancer cette hypothèse est Lynn Margulis en 1966.

Bienvenue dans la partie la plus compliquée de cet article, mais c'est extrêmement logique donc vous allez adorer ! :D

Pour produire de l'énergie, deux possibilités se présentent à la cellule.

La première est la fermentation, c'est un processus très peu rentable et qui se produit sans l'aide la mitochondrie et dans des conditions d'anaérobie, c'est-à-dire en l'absence d'oxygène.
On retrouve la fermentation en cas d’exercice physique intense au niveau des cellules musculaire. La fermentation entraîne la création de ion H+, plus simplement d’acide, ce qui nous fait ressentir la « fatigue musculaire ».

La seconde est la plus efficace et utilise la mitochondrie, elle se réalise en condition d’aérobie, c’est-à-dire en présence d’oxygène. C’est ce que l’on appelle la respiration cellulaire. (c'est la partie que l'on adore !)

La respiration cellulaire ne peut se faire sans des molécules de glucose (Le glucose = "sucre"). Ces molécules de glucose sont dégradées dans le cytoplasme (dans la cellule, mais à l’extérieur de la mitochondrie), c’est ce que l’on appelle la glycolyse. La mitochondrie peut également utiliser d'autres molécules tels que les acides gras.

Les produits de dégradation du sucre ou l'acide gras rentrent dans la mitochondrie pour subir le cycle de Krebs où ils seront dégradés plusieurs fois.

Les produits de cette dégradation permet d’alimenter la chaine du transport d’électron qui se trouve au sein de la membre interne de la mitochondrie ce qui permet au final de créer un gradient de concentration d’ion H+ entre l’espace inter-membranaire (entre la membrane externe et la membrane interne de la mitochondrie) et le milieu intra-mitochondrial. Ce gradient permettra de faire fonctionner l'ATP synthase permettant ainsi de créer de l'ATP.

(Vous avez rien compris ? On va mettre en image ce concept !)

Pour comprendre facilement, imaginons un barrage hydrolique :

• En amont de ce barrage nous avons un lac, c'est le milieu inter-membranaire, il est plein d'ions H+ (et non d'eau). En aval nous avons, une rivière presque déséchée en H+, l’espace intra-mitochondrial.
• Entre les deux, nous avons le fameux barrage qui empêche les ions H+ de diffuser du lac vers la rivière, ce barrage est la membrane interne.
• Le barrage contient une pompe, la chaine de transport d’électron. Cette pompe aspire les H+ en aval du barrage, dans la rivière, pour les réinjecter dans le lac en amont.
• Au sein du barrage nous avons également une turbine qui permet le passage d'ion H+ du lac vers la rivière en aval mais en échange de ce passage, les ions H+ transforment une molécule que l'on appelle l'ADP (adénosine-diphosphate) en ATP (adénosine-triphosphate). Cette turbine est l'ATP-synthase et l’ATP est le carburant de la cellule.
  
  Schéma du fonctionnement de la mitochondrie Source : @Whentone

Au final :

• La fermentation permet de produire : 2 ATP
• La respiration cellulaire permet de produire : 36 ATP (théorique) pour une molécule de glucose - Environ 30 ATP en pratique. (c’est 15 fois plus efficace ! :D) Et 100 à 130 ATP pour une molécule d'acide gras (en fonction de la taille de l'acide gras)

C’est ainsi que se termine cet article sur la mitochondrie !
J’espère que cela vous aura plu et que vous êtes étonné par cet organite aux origines incroyables!

La dernière partie était sans doute assez complexe. Cependant, si vous comprenez qu’il y a deux processus pour fabriquer de l’énergie au sein d’une cellule et que l’un de ces processus, le plus rentable, utilise la mitochondrie vous avez quasiment tout compris ! Le reste, c’est pour ceux qui avaient envie de se souvenir de choses oubliées !