Journées du Collège 2006 – Tours – 16-18 Mars – Etude de la Biogénèse mitochondriale et du métabolisme mitochondrial sur des modèles tumoraux de cellules CRCC ET U937

ETUDE DE LA BIOGENESE MITOCHONDRIALE ET DU METABOLISME MITOCHONDRIAL SUR DES MODELES TUMORAUX DE CELLULES CRCC ET U937 – V. Jahnke (1) , D. Boudard (2 ) , O. Sabido (3) , E. Hervouet (4) , D. Guyotat (2) , C. Godinot (4) et D. Freyssenet (1) .

(1) Unité Physiologie et Physiopathologie de l’Exercice et Handicap EA3062, Université Jean Monnet, Saint-Etienne; (2) Unité Adhérence et Survie cellulaire dans les cancers et les greffes, Université Jean Monnet, Saint-Etienne EA3063 ; (3) Centre Commun de Cytométrie en Flux, Université Jean Monnet, Saint-Etienne ; (4) UMR5534 CNRS, Université Claude Bernard Lyon 1, Villeurbanne.

Objectif. La modulation de la respiration mitochondriale et l’induction de la biogenèse mitochondriale participent au contrôle de la prolifération cellulaire. Notre étude a pour objectif de déterminer l’importance fonctionnelle de la biogenèse mitochondriale et du métabolisme mitochondrial dans le processus de prolifération tumorale.

Matériels et méthodes. Quatre modèles cellulaires ont été utilisés en binôme : 1) une lignée de carcinome à cellules claires rénales invalidées pour le gène VHL (CRCC/VHL-) et une lignée de cellules témoins non déficientes pour ce gène (lignée CRCC/VHL+), 2) ainsi qu’une lignée leucémique monoblastique (U937) et des lymphocytes périphériques normaux. Pour chaque type cellulaire, la biogenèse mitochondriale et le métabolisme mitochondrial ont été analysés sur cellules vivantes (exclusion du Iodure de Propidium) en fonction des différentes phases du cycle cellulaire (Hoechst 33342). La biogenèse mitochondriale a été étudiée par l’analyse du contenu en mitochondries (nonyl acridine orange, NAO)  et par l’étude de l’expression de divers marqueurs spécifiques [immunodétection du peroxisome proliferator activated (PPAR- a et PPAR- b / d ), du PPAR- a co-activator (PGC-1 a ), et de la nitric oxide synthase (NOS1)]. Le métabolisme mitochondrial a été analysé par l’étude : 1) du potentiel transmembranaire mitochondrial (? Y m) (D-273 3,3′-dihexyloxacarbocyanine iodide, DiOC6), 2) du potentiel transmembranaire mitochondrial / contenu mitochondrial (ratio Tetramethylrhodamine Ethyl Ester, perchlorate, TMRM / NAO ), et 3) de la production d’espèces oxygénées réactives (ROS) ( 2′ , 7′-DichloroDihydroFluorescein Diacetate, DCFH2DA).

Résultats. Biogenèse mitochondriale. Dans les cellules VHL+ et VHL-, nous avons observé une augmentation significative et similaire de la masse mitochondriale (+ 50%) au cours du cycle cellulaire. Parallèlement, nous avons noté entre G0/G1 et G2+M une augmentation significative de l’ensemble des marqueurs de la biogenèse mitochondriale, avec cependant une augmentation de l’expression des PPARs supérieure pour les cellules VHL+ (p<0,001). Une augmentation significative de l’expression des marqueurs de la biogenèse mitochondriale au cours du cycle cellulaire a été également retrouvée pour les cellules U937 (p < 0,001). L’analyse des contrôles lymphocytaires est en cours.

Métabolisme mitochondrial. Nous avons observé une augmentation significative du ? Y m (+ 40%) entre les phases G0/G1 et G2+M, à la fois dans les cellules VHL+ et VHL-. L’analyse du ratio TMRM/NAO a révélé une augmentation significative de la respiration cellulaire par « unité mitochondriale », avec cependant une augmentation inférieure dans les cellules VHL- (p<0,05). Enfin, nous avons noté dans les cellules VHL+ et VHL- une augmentation similaire de la production de ROS au cours du cycle cellulaire (+ 55%, p<0,001), malgré une respiration mitochondriale différente. Ces résultats montrent que le métabolisme mitochondrial est différent entre ces deux types cellulaires. Concernant les cellules U937, une évolution comparable du ? Y m (+ 30%, p<0,001) et de la production de ROS (+ 38%, p<0,001) a été observée entre les phases G0/G1 et G2+M, tandis qu’une faible augmentation du signal TMRM/NAO a été obtenue (+7%, p<0,01). Les résultats des contrôles lymphocytaires sont en cours d’analyse.

Discussion / Conclusion. Les données obtenues montrent que les niveaux d’expression des différents marqueurs de la biogenèse mitochondriale au cours du cycle cellulaire sont corrélés à l’évolution du contenu mitochondrial dans les cellules VHL+ et VHL-, même si le niveau d’expression des PPARs est plus faible dans les cellules VHL-. Malgré un contenu mitochondrial comparable, les cellules VHL+ et VHL- présentent donc un métabolisme mitochondrial différent. La signification fonctionnelle de cette différence reste à déterminer.

Perspectives. Nous souhaitons maintenant rechercher l’existence de relations moléculaires entre le contenu et le métabolisme des mitochondries et le niveau de résistance à l’apoptose de ces modèles cellulaires.