Crêtes mitochondriales

Définition

Les crêtes mitochondriales (cristae) sont des invaginations internes, aplaties, tubulaires ou discoïdes, qui sont observables à l'intérieur des mitochondries. Pour augmenter la capacité de la mitochondrie à synthétiser l'ATP, la membrane interne est pliée pour former des crêtes. Ces plis permettent à une quantité beaucoup plus grande d'enzymes de la chaîne de transport d'électrons et d'ATP synthase d'être emballée dans la mitochondrie.

Une mitochondrie avec ses crêtes mitochondriales :

Les crêtes mitochondriales sont des plis de la membrane interne mitochondriale qui augmentent la surface. Avoir plus de crêtes donne à la mitochondrie plus d'emplacements pour la production d'ATP. En fait, sans elles, la mitochondrie ne serait pas en mesure de répondre aux besoins en ATP de la cellule.

Explications

Les crêtes mitochondriales sont le site principal de la phosphorylation oxydative, essentielle à la production d'énergie cellulaire. Lors de différents stress physiologiques ou pathologiques, les crêtes mitochondriales subissent un remodelage pour reprogrammer la fonction mitochondriale.

Les crêtes définissent le troisième compartiment mitochondrial, la lumière crista. Les membranes crista contiennent la plupart, sinon la totalité, des complexes entièrement assemblés de la chaîne de transport d'électrons et de l'ATP synthase. La lumière crista contient de grandes quantités de la petite protéine soluble porteuse d'électrons cytochrome c.

Chaque membrane d'une mitochondrie est une bicouche phospholipidique incrustée de protéines. La couche interne présente des plis appelés crêtes, qui augmentent la surface de la membrane mitochondriale interne. La zone entourée par les plis s'appelle la matrice mitochondriale. Les crêtes et la matrice ont des rôles différents dans la respiration cellulaire.

✅ Les crêtes mitochondriales donnent à la membrane interne une forme ridée caractéristique, ce qui fournit une augmentation significative de la surface pour les réactions biochimiques. Cela augmente l'efficacité de la respiration cellulaire, car la membrane interne des mitochondries est parsemée de protéines telles que l'ATP synthase et d'un certain nombre d'enzymes respiratoires qui effectuent la phosphorylation oxydative.

Les crêtes mitochondriales sont des compartiments bioénergétiques dynamiques dont la forme change dans différentes conditions physiologiques. Des découvertes récentes ont dévoilé la relation entre la forme des crêtes et la fonction de phosphorylation oxydative (OXPHOS), suggérant que la morphologie membranaire module l'organisation et la fonction du système OXPHOS, avec un impact direct sur le métabolisme cellulaire. En corollaire, les protéines formant des crêtes sont apparues comme des modulateurs potentiels de la bioénergétique mitochondriale, un concept confirmé par des expériences génétiques dans des modèles murins de déficience de la chaîne respiratoire. L'organisation ultrastructurale mitochondriale a des impacts sur le métabolisme mitochondrial.

Types de crêtes

Différents eucaryotes ont différentes formes de crêtes :

• crêtes lamellaires (plates) : c'est le type le plus courant. Ils sont constitués de feuillets plats issus de replis de la membrane interne des mitochondries, généralement reliés à celle-ci. On les voit parfois isolément, mais il peut s'agir d'un artefact dû à la section de mitochondries visible au microscope. Le nombre de crêtes varie considérablement, mais dépend généralement de l'activité métabolique de la cellule. Ils peuvent être subdivisés en quatre sous-types morphologiques : limbe, ruban, bombé et arrondi (discoïde et plaque).
• crêtes tubulaires : en coupe transversale, ils apparaissent comme circulaires, tandis qu'en coupe longitudinale, ils peuvent apparaître comme des tubes courts isolés, de longs tubes serpentins irréguliers ou de longs tubes attachés à la membrane interne des mitochondries à une ou aux deux extrémités du tube.
• crêtes vesiculaires (discoïdes) : elles apparaissent comme des sphères isolées ou reliées à la membrane interne des mitochondries. Ils peuvent être divisés en sous-types morphologiques bulle, ampoule et sac.

Les trois types de crêtes mitochondriales ont été observés chez les différents représentants des trois règnes, Protista, Plantae et Animalia. La plupart des cellules des plantes supérieures et des animaux supérieurs ont des crêtes mitochondriales plates, mais parfois certains tissus ont des cellules avec des mitochondries ressemblant à des vésicules ou tubulaires.
De plus, d'autres types de crêtes peuvent être trouvés :

• crêtes concentriques : formées par des cercles concentriques ou des spirales.
• crêtes en zig-zag : lignes qui changent régulièrement de direction d'un côté et de l'autre.
• crêtes fenestrées : avec discontinuités.
• crêtes longitudinales : habituellement, les crêtes des mitochondries sont transversales, mais dans ce type, elles sont longitudinales, c'est-à-dire qu'elles traversent les mitochondries du côté le plus long.
• crêtes prismatiques : volumes prismatiques dont la section a une forme triangulaire ou rhombique.
• crêtes réticulées : à partir des plaques, ils forment un motif ondulé et réticulé.

Après la découverte de la deuxième membrane mitochondriale, les pionniers de la recherche ulrastructurale ont proposé différents modèles expliquant comment la membrane interne est disposée. Les principaux étaient les trois modèles suivants :

• Modèle en chicane : selon Palade (1953), la membrane mitochondriale se plie pour former des cloisons, entre lesquelles il existe de grands espaces. Ce modèle est mentionné dans la plupart des manuels modernes et a longtemps été considéré comme canonique.
• Modèle septa : Sjöstrand (1953) suggère que les plis de la membrane interne sont étirés comme des septas divisant la matrice en plusieurs compartiments distincts.
• Modèle de jonction : Daems et Wisse (1966) suggèrent que les crêtes sont reliées à la membrane interne au moyen de structures tubulaires de très petit diamètre. Ils ont appelé ces structures les fibrilles des crêtes, ou jonction de crêtes. Relativement récemment, ces structures ont été redécouvertes à l'aide de la tomographie électronique. À l'heure actuelle, ce modèle est généralement accepté.

✅ Le type de crêtes mitochondriales peut aider à classer les protistes. Quelques phylums protistes présentent un seul type de crête, comme les ciliés Ciliophora, avec uniquement des crêtes tubulaires, et les cryptophytes Cryptophyta, avec uniquement des crêtes plates. Dans la plupart des embranchements, un certain type de crête domine, mais il existe également des espèces d'un type différent, par exemple dans Euglenophyta, Chlorophyta, Chrysophyta, Myxomycota, etc. Enfin, dans d'autres phylums, deux ou trois types de crêtes peuvent apparaître même parmi des espèces du même genre, par exemple Ascetosporea.

En rapport avec "crêtes mitochondriales"

• ADN mitochondrial

  

  L'ADN mitochondrial est le chromosome circulaire présent à l'intérieur des organites cellulaires appelés mitochondries.

• matrice mitochondriale

  

  La matrice mitochondriale est l'espace intérieur d'une mitochondrie entouré par la membrane interne mitochondriale, qui contient plusieurs protéines, telles...

• membrane mitochondriale externe

  

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• membrane mitochondriale interne

  

  La membrane mitochondriale interne est la barrière fonctionnelle au passage des petites molécules d'une mitochondrie entre le cytosol et la matrice...