MITOCHONDRIES

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Vers 1890, Altman découvre dans les cellules des granules très semblables en dimensions et aspects à des bactéries. Il leur donne le nom de bioblastes. En 1897, le terme de mitochondries est introduit par Benda pour désigner ces éléments. On pensait déjà, à cette époque, que les mitochondries devaient jouer un rôle essentiel dans le métabolisme cellulaire et notamment, entre autres fonctions, constituer le site de synthèse des protéines.

Après la mise en évidence des mécanismes biochimiques de la consommation d'oxygène dans des broyats de muscle de pigeon (cycle de Krebs) vers 1940, les travaux de Keilin et Warburg ont amené à interpréter les oxydoréductions cellulaires comme des transports d'électrons assurés par des flavoprotéines et des cytochromes. Or, à la même époque, Claude mais surtout Palade, en 1948, réussissent à isoler des mitochondries, ce qui permettra de localiser dans ces « organites » les événements du cycle de Krebs et de la β-oxydation des acides gras, comme le démontrent respectivement Green et Lehninger en 1948. C'est le moment aussi où Boris Ephrussi publie les premières observations sur les mutants « petite colonie » des levures et jette les bases de la génétique extrachromosomale et mitochondriale. L'ensemble de ces travaux ouvrait un des domaines les plus féconds de la biologie moderne, domaine où devait s'opérer une conjonction entre bioénergétique, biologie des membranes et biologie moléculaire.

On sait aujourd'hui que les mitochondries sont le site de synthèse de la presque totalité de l'ATP (acide adénosine-triphosphorique) utilisé par les cellules. L'ATP, molécule riche en énergie, est le vecteur intracellulaire universel de l'énergie. Il est indispensable à toutes les réactions exigeantes en énergie des organismes vivants : réactions chimiques de biosynthèse, travail mécanique, transports actifs, bioluminescence, etc. Un calcul simple montre qu'un individu, recevant une ration journalière de 3 000 kcal, synthétise, en une journée, à peu près l'équivalent de son poids en ATP. Les tissus particulièrement exigeants en ATP seront donc très riches en mitochondries : 40 à 50 p. 100 du volume cellulaire du muscle cardiaque (myocarde) est précisément occupé par les mitochondries qui lui fournissent l'énergie indispensable à ses contractions régulières .

Structure des mitochondries

Ultrastructures membranaires

Les mitochondries ont des dimensions très voisines de celles d'une bactérie (Escherichia coli) : de 1 à 2 μm de long, de 0,5 à 1 μm de large. La fixation des tissus au tétraoxyde d'osmium fait apparaître autour de chaque mitochondrie un double système membranaire ; chaque membrane a une épaisseur de 6 à 8 nm (1 nm = 10–9 m). La membrane externe (fig. 1), régulièrement convexe, est séparée de la membrane interne par l'espace intermembranaire, dont l'épaisseur peut varier selon les conditions imposées à la mitochondrie. La membrane interne s'invagine en villosités ou crêtes délimitant la matrice qui est donc le contenu mitochondrial. On peut mettre en évidence dans la matrice de petites molécules d'ADN circulaire et des ribosomes. Le volume matriciel peut subir d'importantes variations selon les conditions physiologiques : il peut diminuer d'environ 50 p. 100 dans des conditions respiratoires intenses (état condensé) ; conjointement, on note un épaississement de la membrane interne. La surface développée par la membrane interne peut être considérable, et cette surface est d'autant plus élevée que les mitochondries sont actives sur le plan énergétique. Dans les mitochondries de muscle alaire d'insecte, cette surface peut atteindre 400 m2/g de protéines mitochondriales, dans le myocarde 250 m2, dans le foie 40 m2. À titre indicatif, 100 g de muscle cardiaque peuvent contenir de 3 à 4 g de protéines mitochondriales.

Mitochondrie : structure

Dessin : Mitochondrie : structure

Structure de la mitochondrie. 

Crédits : Encyclopædia Universalis France

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Par des techniques spéciales dites de « coloration négative à l'étain », Fernandez-Moran (fig. 2) devait démontrer, en 1962, que la face matricielle de la membrane interne est porteuse d'excroissances globulaires d'environ 10 nm de diamètre, qu [...]

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Mitochondrie : structure

Mitochondrie : structure
Crédits : Encyclopædia Universalis France

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Enzymes : localisation

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Potentiels redox

Potentiels redox
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Transfert énergétique dans une cellule végétale

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Écrit par :

  • : professeur de biochimie à l'université Blaise-Pascal, Clermont-Ferrand

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Pour citer l’article

Roger DURAND, « MITOCHONDRIES », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 07 février 2023. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/mitochondries/