Contribution à l étude des effets de l activité physique sur le fonctionnement mitochondrial et la production de radicaux libres. Etude sur mitochondries et hépatiques

Abstract

Ce travail consistait à étudier les effets d'une activité physique modérée aiguë ou chronique sur le fonctionnement mitochondrial musculaire et hépatique. Nous avons étudié la respiration mitochondriale et la production de ROS estimée par mesure de l'HzOz. Nous avons montré que l'exercice était à l'origine d'une augmentation de la production radicalaire et cela de façon persistante après 2h de récupération dans le muscle mais qui était décalée dans le foie. Cette production apparaît comme tolérée par la mitochondrie dont le statut antioxydant n'est pas affecté. L'étude de l'activité physique chronique modérée induit une augmentation de densité mitochondriale à la fois dans le muscle et le foie, associée à des adaptations fonctionnelles. La mitochondrie musculaire semble plus efficace pour extraire des équivalents réduits en provenance des acides gras à travers un processus de s/ipping métabolique. La mitochondrie hépatique présente une amélioration de rendement d'oxydation en état phosphorylant à partir de substrats du complexe I. L'exercice modifie la production d'HzOz à partir du complexe III dans le muscle et du 1 dans le foie. L'utilisation d'oligonucléotides antisens de PGC-Ia, réprimant l'expression protéique, n'a pas d'influence sur l'augmentation de densité mitochondriale induite par l'entraînement au niveau musculaire mais l'inhibe complètement dans le foie. Des adaptations fonctionnelles, de respiration et production de ROS semblent confirmer un rôle majeur de PGC-Ia dans les adaptations mitochondriales à l'exercice. Ces résultats suggèrent que les ROS pourraient contribuer par rétrocontrôle sur PGC-Ia aux adaptations énergétiques induites par l'activité physique.The aim of this work was to study hepatic and muscular mitochondria function in response to chronic or acute exercise. We have studied the mitochondrial oxygen consumption and free radical production based on the HzOz production. We have shown that a single bout of exercise increases free radical production that was persistent for 2 hours in muscle while it was delayed in liver. This free radical production appears to be tolerated by the mitochondria through the antioxidant pool that remained unaffected. We tested the effect of moderate chronic exercise that induced increases in mitochondrial density in muscle and in liver, along with functional adaptations. Muscle mitochondria seems to have a better efficiency to extract reduced equivalents from fatty acids through a process named metabo/ic s/ipping. Liver mitochondria displayed an enhanced oxidation yield in ADP-stimulated respiratory status with complex 1 substrates. Exercise appears to affect mostly the HzOz production from complex III in muscle but complex 1 in liver mitochondria. The use of PGC-I a antisense oligonucleotides, in order to decrease the PGC-I a protein expression, doesn't affect mitochondrial biogenesis induced by endurance training in muscle but totally inhibit the training-induced mitochondrial biogenesis in liver. Functional adaptations (Le. altered respiratory control and ROS production) linked to the absence of this protein seem to confirm the essential role of PGC-l a in tissue-specific mitochondrial adaptations to exercise. These results suggest that free radicals could play a role by feedback control ofPGC-la, on exercise-induced mitochondrial adaptations.GRENOBLE1-BU Sciences (384212103) / SudocSudocFranceF