Mitochondries: Parties, fonctions et maladies associées

Les mitochondries sont de petites organelles (parties de la cellule ayant une fonction spécifique) responsables de la décomposition des nutriments et créant des molécules énergétiques sous forme d'ATP (adénosine triphosphate, une molécule spéciale), qui sont ensuite utilisées par les cellules. .

Pour cette raison, il est dit que les mitochondries agissent comme un système digestif cellulaire, en mesure de se comparer au système électrique qui fournit l’alimentation électrique à un centre commercial ou à une ville, c’est-à-dire une source d’énergie.

Un système de production d'énergie électrique utilise un carburant pour "créer" de l'électricité. Plus la ville est grande, plus elle aura besoin d'énergie.

De même, si les cellules sont plus actives, elles nécessitent une plus grande quantité de mitochondries.

Pour produire de l'ATP, les mitochondries effectuent le processus appelé respiration cellulaire. Les mitochondries prennent les molécules alimentaires sous forme de glucides et les combinent avec de l'oxygène pour donner le résultat final de l'ATP. Ils utilisent des protéines appelées enzymes pour que la réaction chimique correcte se produise.

La respiration cellulaire décompose les substances reçues en composés plus simples (dioxyde de carbone et eau), et c’est là que se produit la libération d’énergie qui fournit l’organisme.

Ces organites appelées mitochondries flottent librement dans toutes les cellules eucaryotes, qu’elles soient animales ou végétales.

Certaines cellules, telles que les érythrocytes (globules rouges) ne contiennent pas de mitochondries. Leur nombre peut varier de un à 10 000, selon le type de cellule.

Dans le cas des cellules musculaires, qui nécessitent beaucoup d'énergie, elles sont plus abondantes. D'autre part, les neurones n'ont pas besoin d'autant d'énergie, ils contiennent donc moins de mitochondries.

Les mitochondries sont capables de changer rapidement de forme (elliptique ou ovale) ainsi que de se déplacer dans la cellule si nécessaire.

Même si la cellule ne reçoit pas assez d'énergie, elle peut se reproduire en grossissant et en se divisant plus tard, selon un processus appelé fission binaire.

Au contraire, si la cellule nécessite moins d’énergie, certaines mitochondries deviennent inactives ou meurent.

Les parties Structure des mitochondries

Les mitochondries sont dynamiques et fusionnent constamment pour former des chaînes puis se séparer. Ils ont généralement une forme de capsule lorsqu'ils sont vus individuellement.

À l'aide du microscope électronique, il a été possible de définir les parties suivantes de la mitochondrie:

Membrane externe

Il est complètement perméable aux petites molécules. Avec une surface lisse, il contient des canaux spéciaux qui transportent des molécules plus grosses. Il sert également de protection et sa forme varie de ronde à allongée.

Ce sont les porines, protéines spéciales qui remplissent la fonction de pores (d’où leur nom) par lesquelles d’autres molécules peuvent passer à leur tour.

Membrane interne

Aussi appelée "membrane intermitochondriale". Il est moins perméable que l’extérieur, c’est-à-dire qu’il ne laisse passer que des molécules beaucoup plus petites dans la matrice.

Il contient des plis appelés "crêtes". Un grand nombre des réactions chimiques qui se produisent dans les mitochondries ont lieu spécifiquement dans la membrane interne.

Cette membrane contient le système de transport d'électrons, par lequel ils sont transportés d'un composant protéique au suivant, formant une chaîne.

Espace intermembraneux

Il s'agit de l'espace qui existe entre les membranes externe et interne. On l'appelle aussi "cavité".

Il se caractérise par une concentration élevée de protons, due à la présence du système de transport d'électrons dans la membrane interne.

Cet espace a une superficie d’environ 70 degrés, soit 7 x 10-9 mètres (0, 000000007 m).

Crêtes

Ce sont des plis de la membrane interne et contribuent à augmenter la surface, de sorte que davantage de réactions chimiques telles que le transport d'électrons et la respiration cellulaire peuvent se produire.

En l'absence de ces plis, la membrane interne serait simplement une surface sphérique où se produiraient moins de réactions chimiques et serait donc une structure beaucoup moins efficace.

Matrice

C'est le fluide, semblable à un gel, qui est contenu dans les mitochondries. Il contient un mélange de fortes concentrations d’enzymes et se produit dans ce que l’on appelle le cycle de Krebs, dans lequel les nutriments sont métabolisés, ce qui les convertit en sous-produits que les mitochondries peuvent utiliser pour produire de l’énergie.

Dans la matrice de la mitochondrie, on observe des ribosomes propres qui synthétisent les protéines.

Une autre caractéristique de la matrice est la présence de l'ADN mitochondrial, c'est-à-dire son propre matériel génétique. En outre, il peut produire ses propres acides ribonucléiques (ARN) et ses protéines. L'ADN mitochondrial est nécessaire à la synthèse de nombreuses protéines.

La matrice contient également des structures appelées granules, qui font encore l'objet d'études par les biologistes cellulaires. On pense qu'ils peuvent contrôler les concentrations en ions.

Fonctions

Les mitochondries remplissent plus d'une fonction. Certains sont considérés comme principaux et d'autres secondaires.

Production d'énergie

C'est la fonction la plus importante de la mitochondrie. Bien que l'on parle de "produire" ou de "créer" de l'énergie, de nombreux auteurs préfèrent utiliser le terme "libérer", car il se produit réellement une libération de l'énergie stockée grâce aux réactions chimiques qui se produisent dans les mitochondries.

Comme nous l'avons mentionné ci-dessus, l'énergie libérée est représentée par les molécules d'ATP.

Cela se produit par un processus de respiration cellulaire, également appelé respiration aérobie, car il dépend de la présence d'oxygène. Ce processus comporte 3 étapes:

  1. Glycolyse ou séparation des molécules de sucre
  2. Le cycle de Krebs, un processus dans lequel les protéines et les graisses sont assimilées en fonction du choix entre ce qui est productif ou non pour le corps.
  3. Transport électronique

Production de chaleur

Le processus de thermogenèse ou de production de chaleur est présent dans les organismes vivants, en particulier chez les mammifères. Selon le début de la production de chaleur, celle-ci est classée dans:

  • La thermogenèse associée à l'exercice, c'est-à-dire due au mouvement (par exemple: frissons).
  • Thermogenèse non associée à un exercice (mouvement) au sein de laquelle une thermogenèse sans contraction est incluse.
  • Thermogenèse induite par le régime.

En ce sens, la thermogenèse ne frissonnant pas se produit dans la matrice de la mitochondrie. Cela est dû aux "fuites" de protons qui se produisent parfois dans certaines conditions et, lorsqu'elles se produisent, le résultat est la libération de l'énergie des protons sous forme de chaleur.

La thermogenèse non assoiffée se produit plus fréquemment chez les organismes à tissu adipeux brun, tels que les ours vivant dans les climats froids, qui hibernent pendant les périodes les plus froides.

Contribution au processus de l'apoptose

L'apoptose n'est pas autre chose que le processus de mort cellulaire programmée, qui est bénéfique pour les organismes puisqu'il permet de contrôler la croissance des cellules en détruisant celles qui ne sont pas nécessaires.

Par exemple, lors de la formation de l'embryon humain, la différenciation des doigts se fait par apoptose, en éliminant les cellules situées entre les doigts, ce qui entraîne la séparation de celles-ci.

De la même manière, ce processus est très utile pour la formation normale d'organes, la destruction de cellules infectées par des virus ou des cellules cancéreuses.

Les mitochondries aident à garantir la survie des bonnes cellules et éliminent celles qui ne sont pas nécessaires en facilitant l'apoptose.

Stockage de calcium

Les mitochondries sont des "vaisseaux" importants dans lesquels les ions calcium sont stockés et la concentration de ce minéral joue un rôle essentiel dans le fonctionnement cellulaire.

Ces quantités doivent être contrôlées avec précision pour éviter les surcharges pouvant affecter le fonctionnement des cellules.

Les mitochondries agissent également en tant que régulateurs des quantités de calcium et évitent ces surcharges.

Contribution à la synthèse de certaines hormones

Les mitochondries sont impliquées dans la production d'hormones telles que l'œstrogène et la testostérone.

Maladies associées

Comme mentionné précédemment, la fonction principale de la mitochondrie est de libérer l'énergie nécessaire au corps pour se maintenir et que les processus de croissance se produisent.

Il se peut que les mitochondries ne libèrent pas assez d’énergie, causant ainsi des blessures, voire la mort des cellules.

Lorsque cela se produit dans tout l'organisme, chacun des systèmes du corps commence à s'effondrer, ce qui explique pourquoi la vie de la personne est mise en danger.

Parmi les organes et systèmes pouvant être affectés par une maladie mitochondriale, on trouve:

  • Pancréas (diabète)
  • Foie (maladie du foie)
  • Reins
  • Muscles (faiblesse, douleur)
  • Coeur
  • Yeux (cécité, cataracte)
  • Cerveau (tremblements, problèmes moteurs,
  • Oreilles (Surdité)
  • Système endocrinien
  • Système respiratoire

En effet, ils ont besoin de plus d’énergie pour fonctionner correctement.

Ce type d'affection est due à la production faible ou nulle de protéines générées dans les mitochondries et liées également au métabolisme.

L'origine de ces altérations est un type de mutation de l'ADN présent dans les mitochondries. Malgré leur faible contribution au génome humain, ils ont des effets assez larges dans chacun des systèmes susmentionnés.

D'autres études ont associé plusieurs maladies neurologiques, telles que la maladie de Parkinson, à des altérations des gènes liés à la fonction mitochondriale, car les tissus touchés par la maladie nécessitent la contribution énergétique apportée par les mitochondries.