Les mitochondries qui sont présentes dans chacune de nos cellules sont un maillon essentiel de notre métabolisme. Mais on sait aujourd’hui qu’à l’origine elles étaient des organismes unicellulaires distincts et autonomes. Jusqu’à ce qu’un jour une cellule décide d’avaler une mitochondrie, et se mette à vivre en symbiose avec elle.

Un scénario que n’aurait pas renié Ridley Scott.

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La centrale énergétique des cellules

Les mitochondries sont des petites structures présentes dans les cellules de tous les organismes eucaryotes, c’est-à-dire les organismes dont les cellules possèdent également un noyau. Leur taille peut varier de 0.5 à 10 microns, et si on ne trouve qu’une seule mitochondrie dans la plupart des organismes unicellulaires, on peut en trouver plusieurs milliers dans une cellule dans notre foie.

Les mitochondries remplissent plusieurs rôles dans le fonctionnement cellulaire, dont le plus connu est la production d’ATP (adénosine triphosphate), le combustible énergétique de nos cellules. Les mitochondries sont donc un maillon essentiel du phénomène de respiration, qui nous permet de produire l’énergie dont nous avons besoin.

Une cellule dans la cellule

Les mitochondries se trouvent toujours au sein des cellules, mais sur le plan de leur morphologie, elles ressemblent elles-même beaucoup à des petites cellules (voir ci-contre le schéma d’une cellule)

En effet elles possèdent une membrane, dont la structure chimique est comparable à celle de la membrane cellulaire, et elles sont capables, tout comme les cellules, de grossir et de fissionner pour se dupliquer.

C’est d’ailleurs exactement ce qui se produit quand une cellule s’apprête à se diviser : les mitochondries qu’elle contient grossissent puis se divisent en deux, afin que chaque cellule fille ait son quota de mitochondries.

Mais le fait le plus troublant, c’est que les mitochondries possèdent leur propre ADN, distinct de celui qui est abrité par le noyau de la cellule. Il se présente sous la forme d’un unique chromosome de petite taille (environ 16000 bases), et de forme circulaire, comme chez certaines bactéries.

Cet ADN mitochondrial comporte chez l’humain 37 gènes, codants pour seulement 13 protéines. Et pourtant certaines de ces protéines sont absolument indispensables au bon fonctionnement de nos cellules.

La théorie de l’endosymbiose

 

Pour expliquer la mystérieuse nature quasi-cellulaire des mitochondries, la théorie la plus communément admise aujourd’hui est celle de l’endosymbiose : à l’origine, les mitochondries auraient été des organismes unicellulaires distincts, sortes de bactéries ; mais un jour une cellule eucaryote aurait avalé une mitochondrie, et les deux se seraient mises à vivre en symbiose.

Le schéma ci-contre est une tentative pour imaginer ce qui a bien pu se passer à l’époque ! Selon les estimations, cette symbiose aurait pu se produire il y a environ 2 milliards d’années. Cette théorie de l’endosymbiose est d’ailleurs également avancée pour expliquer l’origine des chloroplastes, qui sont au cœur du mécanisme de photosynthèse.

On peut se demander ce qui a bien pu faire que ces formes de symbiose aient pu être sélectionnées par l’évolution pour conquérir une bonne partie du vivant. Dans les deux cas la réponse paraît claire: qu’il s’agisse des chloroplastes qui permettent la photosynthèse ou des mitochondries qui participent à la production d’ATP, l’endosymbiose a conduit à un mécanisme nouveau et très efficace de production d’énergie pour les organismes.

Il est réjouissant de penser que c’est en collaborant que le vivant a pu faire ses révolutions énergétiques. Une leçon à méditer…

Le schéma de la cellule provient de Wikimédia