Le sang, que l'on pensait si bien connaître, contiendrait-il en fait des éléments jusque-là indétectables ? C'est ce que montrent les travaux d'une équipe de chercheurs de l'Inserm qui, pour la première fois, ont mis en évidence la présence dans la circulation sanguine de mitochondries complètes et fonctionnelles.

Les mitochondries sont des organites situés dans les cellules eucaryotes. Lieu de la respiration cellulaire, elles sont les « batteries » des cellules et jouent un rôle majeur dans le métabolisme énergétique. Elles ont la particularité de posséder leur propre génome, transmis uniquement par la mère et distinct de l'ADN contenu dans le noyau.

Ces organites n'étaient, jusqu'à présent, retrouvés hors de ces dernières que dans des cas très particuliers : sous forme de fragments encapsulés dans des microvésicules ou encore libérées par les plaquettes dans l'espace extracellulaire.

Les travaux d'une équipe de recherche dirigée par Alain R. Thierry, chercheur Inserm à l'Institut de recherche en cancérologie de Montpellier, viennent bouleverser les connaissances sur cet organite, en révélant que des mitochondries extracellulaires, complètes et fonctionnelles, se trouvent en circulation... dans le sang ! Ces résultats, parus dans The FASEB Journal, apportent des connaissances inédites en physiologie et ouvrent la voie à de nouvelles pistes thérapeutiques.

Des mitochondries intactes circulent dans le sang

Les chercheurs se sont appuyés sur des résultats antérieurs ayant montré que le plasma sanguin d'un individu en bonne santé contenait jusqu'à 50.000 fois plus d'ADN mitochondrial que d'ADN nucléaire. Voici leur hypothèse : pour que cet ADN mitochondrial soit détectable et quantifiable dans le sang, il doit être protégé par une structure stable. Afin d'identifier cette dernière, une centaine d'échantillons de plasma sanguin ont été analysés.

“ On peut se demander pourquoi cela n’a pas été découvert auparavant

Les analyses ont révélé la présence dans la circulation sanguine de structures hautement stables contenant des génomes mitochondriaux entiers. Après examen de leur taille, de leur densité ainsi que de l'intégrité de l'ADN mitochondrial qu'elles contenaient, ces structures se sont révélées être des mitochondries intactes et fonctionnelles. « Lorsque l'on considère le nombre élevé de mitochondries extracellulaires que nous avons trouvées dans le sang, on peut se demander pourquoi cela n'a pas été découvert auparavant », note Alain R. Thierry.

Mitochondries extracellulaires fonctionnelles retrouvées dans le sang. © Alain R. Thierry, Inserm

Les mitochondries, les messagers de l’organisme

Mais quel rôle tiennent ces mitochondries extracellulaires ? La réponse pourrait être liée à la structure de l'ADN mitochondrial, similaire à celle de l'ADN bactérien, ce qui lui confère la capacité d'induire des réponses immunitaires et inflammatoires. Partant de ce constat, les chercheurs avancent l'hypothèse que ces mitochondries circulantes pourraient être impliquées dans de nombreux processus physiologiques et/ou pathologiques nécessitant une communication entre les cellules.

En effet, des études récentes ont démontré la capacité de certaines cellules à échanger des mitochondries entre elles, comme par exemple les cellules souches avec des cellules endommagées. « Les mitochondries extracellulaires pourraient effectuer plusieurs tâches en tant que messager pour l'ensemble de l'organisme », précise Alain R. Thierry.

En plus de son importance pour les connaissances en physiologie, cette découverte pourrait conduire à une amélioration du diagnostic, du suivi ou du traitement de certaines maladies. En effet, l'équipe de recherche se penche à présent sur l'évaluation des mitochondries extracellulaires en tant que biomarqueurs dans le diagnostic prénatal non invasif et le cancer.

Pour en savoir plus

Un bond dans la connaissance de la composition du sang

Article publié le 4 mars 2011 par Laurent Sacco

Après un travail de trois ans, une équipe de vingt chercheurs en « métabolomique » décrit 4.200 métabolites du sang, ce qui constitue un bon extraordinaire, très utile à la médecine.

Voilà plus de cent ans que les biochimistes étudient la composition du sang, aboutissant à une liste de quelques centaines de métabolites. Rappelons qu'un métabolite est une petite molécule organique impliquée dans le métabolisme (ou issu du métabolisme). Le glucose est un exemple de métabolite, mais pas le glycogène, qui est un polysaccharide de poids moléculaire très élevé.

On fait la différence entre les métabolites dits primaires de ceux dits secondaires. Les métabolites primaires, comme les acides aminés, les acides carboxyliques, les alcools, des antioxydants, des nucléotides, des polyols ou encore des vitamines sont directement impliqués dans les processus indispensables au développement normal et à la reproduction de la cellule.

L'ensemble de ces métabolites dans un organisme vivant constitue le métabolome. Ce terme d'origine anglo-saxonne a été proposé en 1998 par analogie avec les termes génome, protéome et transcriptome. Son étude, et la détermination de ses variations dans le temps chez un organisme vivant, en particulier chez l'Homme, constituent une nouvelle science : la métabolomique. Elle prolonge en fait ce que la médecine fait depuis longtemps en étudiant les métabolites de l'organisme et de leur rôle dans la croissance, la santé et les maladies.

L'exemple le plus connu est bien sûr celui de la prise de sang avec les analyses cherchant à déterminer des signaux concernant, par exemple, la présence de tumeurs au stade initial ou encore d'un excès de cholestérol. Mais la métabolomique étudie aussi l'efficacité des médicaments et les effets secondaires indésirables qu'ils pourraient avoir.

Un projet de métabolomique humaine

Bénéficiant de techniques en progrès constant, par exemple en rapport avec la bio-informatique, cette nouvelle science est au cœur du Human Metabolome Project, l'équivalant du projet génome. Alors que commence l'Année internationale de la chimie (AIC), l'un des biochimistes les plus impliqués dans ce projet, David Wishart, vient de publier avec ses collègues le bilan de trois ans de travail concernant la composition du sérum humain. On est passé de la connaissance de quelques centaines de molécules à celle de 4.229 métabolites du sang humain !

Ordinairement, guère plus d'une dizaine d'entre eux sont recherchés dans une analyse de sang. Cette nouvelle liste devrait donc conduire à de nouveaux moyens d'effectuer des diagnostics précoces et plus précis de pathologies en train de se développer.

Des projets de métabolomique existent aussi en Europe, ils intéressent l'industrie alimentaire et les entreprises pharmaceutiques. Le Cern, déjà impliqué dans la bio-informatique avec la Grille, y participe également.