Intégration de la régulation post-transcriptionnelle et des interactions mitochondries/cytosquelette dans les voies de contrôle du métabolisme mitochondrial

Abstract

Mitochondrion provides energy for cell metabolism through the mechanism of oxidative phosphorylation. This function requires a coordinated expression of nuclear and mitochondrial genomes provided by the family of transcriptional coactivators PGC -1 (peroxisome proliferator-activated receptor γ Coactivator -1), responding to endogenous and/or environmental signals. A fine regulation of the oxidative phosphorylation by miRNAs is now suspected. To specify these regulatory pathways in cellular models of human follicular thyroid carcinomas, we have explored the PRC-related (PGC- related coactivator) pathway and specific microRNAs, in models presenting various mitochondrial abundance and differences in PRC and PGC- 1α expression levels. We have highlighted the role of miR-218 as a key regulatory factor of mitochondrial functions. An adequate energy supply also requires close connections between cytoskeleton and mitochondria to ensure an optimal distribution of mitochondria within the cell. Peptides derived from the light neurofilament subunit, as NFL - TBS.40 -63, are able to specifically enter into human glioblastoma cells and destabilize the microtubule network, leading to cell death by apoptosis. To study the impact of this peptide on mitochondrial network and oxidative phosphorylation, we have treated the T98G human glioblastoma cells by different concentrations of NFL- TBS.40 -63. Our work showed disturbance in mitochondrial network and reduction in mitochondrial respiration rate in the treated cells. All these results should allow the development of therapy targeting the mitochondrial function.La mitochondrie fournit l'énergie nécessaire au fonctionnement cellulaire, grâce au mécanisme de phosphorylation oxydative. Cette fonction nécessite une expression coordonnée des génomes nucléaires et mitochondriaux assurée par la famille de coactivateurs transcriptionnels PGC-1 (Peroxisome proliferator-activated receptor γ Coactivator-1), sensibles aux signaux endogènes et/ou environnementaux. Une régulation plus fine de la phosphorylation oxydative par des miRNAs est maintenant soupçonnée. Afin de préciser ces différents modes de régulation dans des modèles cellulaires de carcinomes thyroïdiens, nous avons exploré la voie PRC-dépendante (PGC-related coactivator) et les miRNAs spécifiquement exprimés dans ces modèles présentant une richesse en mitochondries et des niveaux de PRC et de PGC-1α différents. Ce travail a permis de mettre en évidence miR-218 comme marqueur clé de régulation de la fonction mitochondriale. Au-delà de la régulation de l'expression génique, une fourniture énergétique adéquate nécessite également une répartition optimale des mitochondries au sein de la cellule, grâce à d'étroites connexions entre le cytosquelette et la mitochondrie. Des peptides issus de la sous-unité légère des neurofilaments, dont le NFL-TBS.40-63, sont capables d'entrer spécifiquement dans les cellules de glioblastomes humains et d'y déstabiliser le réseau microtubulaire, conduisant à la mort cellulaire par apoptose. Pour étudier l'impact de ce peptide sur le réseau de mitochondries et leurs fonctions, nous avons traité le modèle cellulaire de glioblastomes humains T98G, par différentes concentrations de NFL-TBS.40-63. Ce travail révèle une perturbation du réseau de mitochondries et une diminution de la respiration mitochondriale dans les cellules exposées. L'ensemble de ces travaux doit permettre le développement de traitements ciblés de la fonction mitochondriale