CGM - Département Régulation et Compartimentation des Fonctions Cellulaires

Sénescence et mitochondries chez Podospora anserina : plus d'information

Responsable : Annie SAINSARD-CHANET

  MàJ : 30/06/11

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• Métabolisme respiratoire
• Mort prématurée
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Collaborations

Notre équipe est partenaire du projet européen Mimage  «  Role of Mitochondria in Conserved Mechanisms of Ageing ». Visitez le site du Mimage.

Notre équipe est impliquée dans l'établissement de la séquence et de l’annotation du génome de Podospora anserina.

Celle-ci est réalisée par un consortium de laboratoires européens et du Genoscope. Visitez le site consacré à P. anserina.

Etude avec l’équipe de R. Debuchy/V. Berteaux-Lecellier du phénomène de “mort prématurée". Visitez les pages web de R. Debuchy et V. Berteaux-Lecellier.

Thèses soutenues et en cours au laboratoire

Elodie Bovier : thèse en cours

Caractérisation des cibles de deux facteurs de transcription qui semblent être impliqués dans le contrôle de la longévité de Podospora anserina.

Riyad El-Khoury (2009)

Effets de mutations de la translocase ATP/ADP mitochondriale sur la stabilité de l'ADN mitochondrial et la longévité chez le champignon filamenteux Podospora anserina. Thèse soutenue le 21 septembre 2009, sous la direction de Annie Sainsard-Chanet, Université Paris-Sud 11.

Séverine Lorin (2004)

Rôle de l'oxydase alternative et des radicaux libres dans le contrôle de la longévité. Thèse de Doctorat, Université Paris-Sud 11

Eric Dufour (2000)

Liens entre activité respiratoire et vieillissement chez le champignon filamenteux Podospora anserina. Thèse de Doctorat, Université Paris 7.

 

Phénomène de sénescence

Contrairement à la plupart des champignons filamenteux, l’ascomycète P. anserina présente un phénomène de sénescence mis en évidence depuis une cinquantaine d’années (Rizet, 1953). Ce phénomène de sénescence présent chez toutes les souches sauvages étudiées jusqu’à présent (isolats géographiques différents) se traduit par une croissance végétative systématiquement limitée : à partir d’une spore, il y a divisions cellulaires et croissance pendant plusieurs centimètres et plusieurs jours (ce qui définit la longévité de la culture) puis arrêt systématique de la croissance et mort des cellules apicales.

L’arrêt de croissance est systématiquement associé à une instabilité du génome mitochondrial qui se traduit par l’accumulation de réarrangements de l’ADN mitochondrial (appelés senDNAs). Parmi les senDNAs, l’un d’eux (senDNAa) se retrouve systématiquement amplifié lors de la sénescence chez toutes les cultures sauvages (associé ou non à l’accumulation d’un autre senDNA). Il correspond au 1 er intron du gène mitochondrial cox1 qui code la sous unité 1 de la cytochrome oxydase. Il s’agit d’un intron de groupe II capable de transposer dans le génome mitochondrial. Les mécanismes de cette amplification sont encore mal connus (Sainsard-Chanet et al.,1994 ; Sellem et al., 1993). La sélection d’une souche mutante dépourvue de cet intron mitochondrial a permis d’éliminer définitivement l’hypothèse selon laquelle cet intron jouait un rôle déterminant du phénomène de sénescence (Begel et al., 1999).

Sénescence et métabolisme respiratoire

Des résultats obtenus au laboratoire ont permis de montrer que la respiration cellulaire, par contre, jouait un rôle clé dans ce processus de sénescence. La chaîne respiratoire de P. anserina est représentée ci-contre.

Représentation de la chaîne respiratoire de P. anserina
ComplexI: NADH déshydrogenase, complex II: succinate déshydrogenase, complex III: cytochrome bc1, complex IV: cytochrome c oxydase, complex V: ATPase, Q: pool ubiquinone, AOX: oxydase alternative, c: cytochrome c, Ext1 and Ext2: NAD(P)H déshydrogenases externes. La voie des cytochromes utilise les complexes I, II, III and IV. Le transfert d’électrons via les complexes I, III and IV est couplé à la sortie de protons à travers la membrane interne, de la matrice à l’espace intermembranaire. Le gradient de protons qui en résulte permet la synthèse d’ATP par le complexe V. Si le flux de protons via la voie des cytochromes est empêché, il est diverti vers l’oxydase alternative branchée au niveau du pool des quinones. Quand seule cette voie alternative est utilisée, il y a perte de sites potentiels de couplage.

La présence d’une oxydase alternative branchée au niveau du pool des quinones permet de se « dispenser » de la voie des cytochromes. Des mutants perte de fonction des complexes IV (Dufour et al., 2000) et III (Sellem et al., 2006) présentent une augmentation spectaculaire de longévité (> 3000%) associée à une augmentation spectaculaire de la stabilité de l’ADNmt. On peut noter que la production de ROS chez ces mutants est diminuée d’un facteur 3 environ. La surproduction de l'oxydase alternative chez ces mutants améliore la production d'énergie et de radicaux libres et corrélativement, restaure le processus de vieillissement et l'instabilité de l'ADN mitochondrial. (Lorin et al., 2001).

Les paramètres mitochondriaux impliqués (diminution de la production de ROS, d’ATP…) dans ces phénomènes sont à l’étude.

Phénomène de « mort prématurée »

Un autre phénomène de dégénescence cellulaire conduisant à la mort est étudié au laboratoire en collaboration avec l’équipe Debuchy/Berteaux-Lecellier (IGM, Université Paris-Sud 11). Il s’agit du phénomène de « mort prématurée ». Contrairement à la sénescence, ce phénomène ne s’observe que dans certains contextes génétiques, en présence de certains allèles mutants du gène AS1 qui code une protéine du ribosome cytosolique. Chez ces mutants, la mort est toujours associée à l’accumulation de grandes délétions spécifiques de l’ADN mitochondrial (Belcouret al., 1991 ; Sellem et al.,1993, Sainsard-Chanet et al., 1998). La cinétique d’accumulation de ces délétions est sous contrôle du gène essentiel rmp1 dont la fonction est actuellement inconnue (Contamineet al., 2004). Des suppresseurs de ce syndrome ont été sélectionnés (Contamine and Picard, 1998), certains suppriment l’accumulation des délétions de l’ADNmt, d’autres retardent leur apparition (Contamineet al., FGB,1998). Certains de ces suppresseurs ont été caractérisés (Jamet-Vierny et al., MCB, 1997), d’autres sont en cours de caractérisation dans les 2 laboratoires. Cette caractérisation devrait permettre d’identifier les fonctions impliqués dans le contrôle de la stabilité de l’ADNmt.

Publications (depuis 1999)