Analyse de la fonction mitochondriale chez un mutant^B9-Null de Drosophila melanogaster PINK1 à l’aide de la respirométrie à haute résolution

Les mitochondries sont des organites cellulaires qui contrôlent des fonctions importantes, notamment la régulation apoptotique, l’homéostasie calcique et la participation aux voies de biosynthèse. En possédant du matériel génétique autonome, ils sont capables de contribuer aux processus de maintenance et de réparation cellulaires. Leur structure abrite la chaîne de transport d’électrons et la phosphorylation oxydative, toutes deux cruciales pour l’énergie cellulaire ^1,2,3. En particulier, le contrôle de l’énergie est obtenu grâce à la production d’adénosine triphosphate (ATP) par phosphorylation oxydative (OXPHOS)². La perturbation du métabolisme énergétique avec altération des fonctions mitochondriales se produit à la fois dans la survie et la mort^{cellulaire4,5}, fréquemment associée à un large éventail de pathologies humaines, telles que le cancer, et les maladies neurodégénératives telles que la maladie de Parkinson (MP)^3,6.

La maladie de Parkinson est un trouble chronique, progressif et neurologique. La cause principale de cette maladie est la mort des cellules cérébrales, en particulier dans la substance noire, qui sont responsables de la production du neurotransmetteur dopamine, qui contrôle le mouvement ^6,7,8. La première observation qui a lié le parkinsonisme au dysfonctionnement mitochondrial a été faite en 1988, dans des modèles expérimentaux utilisant des toxines qui inhibent la chaîne respiratoire Complexe I⁹.

À l’heure actuelle, il existe plusieurs méthodes pour évaluer le dysfonctionnement mitochondrial 10,11,12,1 3 ; cependant, par rapport aux approches conventionnelles, la respirométrie à haute résolution (HRR) présente une sensibilité et des avantages supérieurs^13,14. Par exemple, les protocoles HRR permettent d’évaluer l’ensemble de la fonction de la chaîne respiratoire mitochondriale ou l’activité de complexes mitochondriaux spécifiques^14,15. Les dysfonctionnements mitochondriaux peuvent être évalués dans des cellules intactes, des mitochondries isolées, ou même ex vivo 10,11,13,14.

Les dysfonctionnements mitochondriaux sont étroitement associés à de nombreux processus pathologiques et physiologiques. Il est donc important d’étudier la physiologie mitochondriale et la bioénergétique à l’aide de systèmes modèles génétiquement et expérimentalement traitables. À cet égard, la recherche sur Drosophila melanogaster, la mouche des fruits, présente plusieurs avantages. Ce modèle partage des caractéristiques et des processus cellulaires fondamentaux avec les humains, y compris l’utilisation de l’ADN comme matériel génétique, des organites communs et des voies moléculaires conservées impliquées dans le développement, l’immunité et la signalisation cellulaire. De plus, les mouches des fruits ont un cycle de vie rapide, un entretien facile, un faible coût, un débit élevé et moins de préoccupations éthiques, constituant ainsi un outil inestimable pour disséquer les processus cellulaires complexes 16,17,18,19,20.

De plus, un homologue du gène de la kinase 1 putative induite par PTEN (pink1) est exprimé chez D. melanogaster. Il joue un rôle crucial dans l’élimination des mitochondries endommagées par le processus de mitophagie⁸. Chez l’homme, les mutations de ce gène prédisposent les individus à une forme familiale autosomique récessive de la maladie de Parkinson associée à un dysfonctionnement mitochondrial 8,21,22,23. Par conséquent, la mouche des fruits est un modèle animal puissant pour les études sur la physiopathologie de la maladie de Parkinson et le criblage de candidats-médicaments axés sur le dysfonctionnement mitochondrial et la bioénergétique. Par conséquent, le présent travail explique comment analyser la fonction mitochondriale dans un modèle de MP de D. melanogaster en utilisant la technique HRR dans l’OROBOROS avec le protocole SUIT (Substrate-Uncoupler-Inhibitor-Titration).