Morphologie et Dynamique mitochondriale, Bioénergétique, NF-KB, Voie non canonique, OPA1, HIV/SIV, Lymphocyte TCD4+, SIDA

Les mitochondries sont des organites importants à la vie des cellules eucaryotes. Elles jouent un rôle indispensable dans la bioénergétique et dans la production d'ATP à travers la phosphorylation oxydative (OXPHOS) et la glycolyse anaérobique. Les fonctions mitochondriales sont liées à la morphogenèse et à la dynamique mitochondriale. Une atteinte de cette morphologie peut avoir des impacts sur les fonctions bioénergétiques permettant ainsi une reprogrammation énergétique parfois néfaste pour la cellule et son environnement. L'objectif de mon travail de thèse a été d'étudier l'effet de la morphologie et de la dynamique mitochondriale sur le métabolisme énergétique dans deux modèles différents. Dans le premier modèle d'étude, j'ai participé au travail de l'équipe pour comprendre le rôle de la voie NF-kB non-canonique sur la morphologie mitochondriale et la reprogrammation bioénergétique. Nos résultats montrent que l'inhibition de la voie d'activation non canonique NF-kB induit la fragmentation du réseau mitochondrial et la dégradation de la protéine d'atrophie optique 1 (OPA1). L'absence de IkB kinase alpha (IKKalpha mais pas IKKbetta ou NEMO, modulateur essentiel de NF-kB conduit à une fragmentation mitochondriale associée à la perte de protéines mitochondriales impliquées dans la machinerie de OXPHOS et induise une diminution d'ATP cellulaire. De plus, PHB2, SLP-2 et CHCHD3, qui contrôlent la stabilité de la structure interne de la mitochondrie à travers la protéine OPA1, sont également diminués après l'inhibition de la voie d'activation non canonique de NF-kB. L'absence de la protéase OMA1 impliquée dans le clivage de la protéine OPA1, empêche la perte de la morphologie mitochondriale et la perte de stabilité de la machinerie d'OXPHOS. Enfin, la sur expression des plasmides codant pour IKKalpha mais pas IKKbetta ou NEMO, permet une restauration de la morphologie mitochondriale et la stabilité de la machinerie OXPHOS. Ces études dévoilent un rôle majeur de la voie d'activation non canonique de NF-kB dans la bioénergétique en assurant la stabilité de l'OXPHOS et son fonctionnement. Dans le deuxième modèle, j'ai étudié le rôle de la morphologie mitochondriale et son impact sur le métabolisme énergétique des lymphocytes TCD4+ au cours du SIDA. Mes résultats ont montré que des lymphocytes TCD4+ isolés de sang périphérique, de ganglions périphériques ou mésentériques de singes rhésus macaques infectés par SIV en phase chronique ont une grande défaillance au niveau de la structure mitochondriale interne ainsi qu'au niveau de leur OXPHOS. Leur métabolisme énergétique mesuré par Seahorse montre après stimulation par anti-CD3/anti-CD28 une faible capacité respiratoire et une glycolyse plus basse comparativement à des cellules isolées de singes naïfs non infectés. Des études plus poussées sur des singes SIV+ progresseur rapides, nous ont permis de constater que cette défaillance de l'OXPHOS touchait principalement des populations TCD4+ naïfs. En plus, ce défaut de structure mitochondriale et d'OXPHOS touchent principalement les TCD4+ de singes progresseur rapides contrairement aux TCD4+ de singes progresseur lents au niveau du sang périphérique mais aussi au niveau des réservoirs viraux. Ces observations permettent de conclure que le défaut du métabolisme énergétique généré par la perte de l'OXPHOS suite à la perte des protéines OPA1 et Mitofiline, piliers de la structure mitochondriale peuvent représenter des marqueurs de pathogenèse et d'évolution vers le développement du SIDA. L'ensemble de mes résultats montre l'importance de la morphologie mitochondriale dans la stabilité et le fonctionnement de la phosphorylation oxydative et du métabolisme énergétique.