Etude des effets mitochondriaux du monoxyde d'azote :<br />Régulation de l'oxydation phosphorylante et de la transition de perméabilité

Nitric oxide (NO) is produced from L-Arginine by the NO synthase family. Dysregulation of the synthesis of this signal molecule is involved in the development of numerous pathologies. The cellular effects of NO are partly due to the inhibition of the complexes of the mitochondrial respiratory chain. We studied the NO regulation of the oxidative phosphorylation and the permeability transition, two mitochondrial processes controlling cellular survival. We have demonstrated that the inhibition of cytochrome c oxidase (COX) by NO was associated with an inhibition of the respiration and the ATP synthesis. However, NO increased the yield of oxidative phosphorylation (ATP/O) due to a reduction in the « slipping ». Our work highlights an effect of NO which depends on the substrate used. Indeed, in the presence of NADH-linked substrates, NO does not have the beneficial effect on the yield of the oxidative phosphorylation, that obtained in the presence of FADH2-linked substrates with or without NADH-linked subtrates. The study of the redox status of the cytochromes of the COX revealed that in mitochondria energized with FADH2-linked substrates with or without NADH-linked subtrates, the cytochromes aa3 are more reduced than in the presence of NADHlinked subtrates alone.We can suggest that the « slipping » depends on the redox status of the cytochrome aa3. NO could thus physiologically increase oxidative phosphorylation efficiency. We also sought to support the hypothesis that the inhibition of complex I would have an antiapoptotic effect by inhibiting the PTP opening and the cytochrome c release. Because NO acts on the whole respiratory chain, we could not certify that this activating effect of the pore opening is due to an inhibition of a complex in particular. It seems that the permeability transition is sensitive to the complex II inhibition. Inhibition of the complex II by inhibitors like TTFA or malonate would have a pro-apoptotic effect despite the presence of powerful inhibitor of PTP such as cyclosporine. This results suggests that complex II belongs to the regulating proteic complexes of the PTP and that its inhibition prevails over the effect induced by the inhibition of complex I.Le monoxyde d'azote (NO) est formé à partir de L-arginine par la famille des NO synthases. La dysrégulation de la synthèse de cette molécule de signalisation cellulaire est impliquée dans le développement d'un grand nombre de pathologies. Les effets cellulaires du NO sont en partie dus à une inhibition des complexes de la chaîne respiratoire mitochondriale. Nous nous sommes intéressés aux effets du NO sur la régulation de l'oxydation phosphorylante et de le transition de perméabilité, deux processus mitochondriaux gouvernant la survie cellulaire. Nous avons ainsi démontré que l'inhibition de la cytochrome c oxydase (COX) par le NO était associée à une inhibition de la respiration et de la synthèse d'ATP. Cependant le NO augmente l'efficacité de l'oxydation phosphorylante (ATP/O) en diminuant le processus de « slipping ». Toutefois, notre travail a mis en exergue un effet du NO dépendant du substrat utilisé. En présence de NADH seul, le NO n'a pas l'effet bénéfique sur le rendement de l'oxydation phosphorylante, obtenu avec le FADH2 seul ou associé au NADH. L'étude de l'état d'oxydoréduction des cytochromes de la COX a révélé que dans les mitochondries énergisées avec du FADH2 seul ou en association avec le NADH, les cytochromes aa3 sont plus réduits qu'en présence de NADH seul. Nous pouvons suggérer que le « slipping » au niveau de la COX soit dépendant de l'état d'oxydoréduction de ses cytochromes. Le NO pourrait donc être un régulateur physiologique du processus d'oxydation phosphorylante. Nous avons également cherché à étayer l'hypothèse selon laquelle l'inhibition du complexe I aurait un effet anti-apoptotique en inhibant l'ouverture du PTP et la libération de cytochrome c. Le NO ayant un effet sur la chaîne respiratoire dans sa globalité, nous n'avons pu certifier que son effet activateur sur l'ouverture du pore soit dû à l'inhibition d'un complexe en particulier. Il semble que le phénomène de transition de perméabilité soit sensible à l'inhibition du complexe II. L'inhibition du complexe II par un inhibiteur comme le TTFA ou le malonate aurait un effet pro-apoptotique et ce malgré la présence d'inhibiteurs puissants du PTP comme la ciclosporine. Ces résultats suggèrent que le complexe II ferait partie des complexes protéiques régulateurs du PTP et que son inhibition soit dominante sur l'effet induit par l'inhibition du complexe I