Rôle des mitochondries dans la régulation des oscillations de calcium des hépatocytes : approches expérimentale et computationnelle

La signalisation calcique joue un role crucial dans la reponse des cellules aux signaux extracellulaires. Ces dernieres annees, les progres des techniques de microscopie ont permis de montrer que l’organisation spatio-temporelle du signal calcique etait un element fondamental de la reponse des cellules. L'organisation temporelle du signal calcium se caracterise ainsi par l'observation d'oscillations de calcium dont la frequence varie en fonction du stimulus. Pour de nombreux types cellulaires, et notamment pour les hepatocytes, modele cellulaire de notre etude, l’amplitude et la frequence des oscillations de calcium sont tres regulieres et finement regulees. Les nombreux facteurs qui interviennent pour assurer cette regulation rendent l'etude de ce processus difficile. Ceci explique que l’etude des oscillations de calcium est un des domaines dans lequel l’aspect experimental est communement complete avec la modelisation mathematique.Parmi les nombreux elements qui participent a la regulation du signal calcique, les mitochondries qui ont longtemps ete considerees comme ayant un role passif, pourraient jouer un role important. En effet il a ete etabli que les mitochondries etaient capables d’accumuler de facon active le calcium libere par le reticulum endoplasmique. Notre objectif a donc ete d’etudier l’importance des mitochondries dans la regulation des oscillations de calcium dans les hepatocytes, et grâce a nos resultats experimentaux, de mettre au point un modele mathematique. Pour cela nous avons choisi de modifier la prise de calcium par les mitochondries en alterant le moins possible leur fonctionnement normal. Nous avons utilise une proteine alterant directement la prise de calcium par les mitochondries (HINT 2) et une autre proteine alterant l’interaction entre le reticulum endoplasmique et les mitochondries (R-1). Nos resultats experimentaux et computationnels demontrent que la proteine HINT 2 augmente l’activite de la chaine respiratoire, ce qui a pour effet d’accelerer l’accumulation de calcium par les mitochondries et d’augmenter la frequence des oscillations de calcium cytosolique dans les hepatocytes. En effet le modele elabore permet a la fois de reproduire les observations experimentales mais egalement de predire avec succes que l’absence de la proteine Hint 2 rend les mitochondries plus sensibles a l’ouverture du pore de transition mitochondrial (mPTP). Nous avons egalement demontre que le R-1 n’affecte pas significativement la prise de calcium par les mitochondries mais que sa surexpression aboutit a une elevation de la concentration calcique de base des cellules hepatocytaires. A la lumiere de nos resultats, cette elevation de la concentration de calcium basale semble etre due a son interaction physique avec la pompe ATPase SERCA 2. Nos resultats nous ont permis de mettre en evidence a la fois la contribution des mitochondries dans la regulation des oscillations de calcium dans les hepatocytes grâce a la proteine Hint 2, mais aussi le lien direct entre la surexpression du R-1 et l’elevation de la concentration en calcium de base dans les cellules HepG2.