On dit souvent des mitochondries que ce sont les « centrales énergétiques » ou « les usines » du corps humain.
Que savez vous de la relation entre les performances et les mitochondries ?
Connaissez vous la biogenèse mitochondriale ?
La mitochondrie est une organelle contenue dans le cytoplasme de la cellule (partie de la cellule qui entoure le noyau). Leur membrane interne est plissée afin d’en augmenter la surface où se déroulent les nombreuses réactions chimiques de la respiration cellulaire.
Leur rôle majeur est la production de composés à potentiel énergétique élevé : l’adénosine triphosphate (ATP).
Elles ont aussi un rôle dans la thermogenèse, la production de chaleur, et la régulation du potentiel hydrogène (pH) intracellulaire, l’acidité.
Elles semblent également jouer un rôle important dans le vieillissement cellulaire et la pathologie. En effet, elles sont impliquées dans de nombreuses maladies dégénératives liées à l’âge comme la maladie de Parkinson (Luft, 1994), et dans une grande variété de troubles métaboliques tels que l’obésité (Wells et al., 2008) ou le diabète de type 2 (Mogensen et al., 2007).
Dans le cadre de cette série d’articles c’est avant tout leur rôle dans la production d’énergie qui nous intéresse et le lien entre les mitochondries, l’entrainement et l’amélioration de la performance.
Pour commencer, cet article expliquera le rôle des mitochondries dans la production d’énergie et définira la biogenèse mitochondriale.
Dans le prochain article nous verrons les mécanismes sous jacents de la biogenèse mitochondriale.
Le rôle des mitochondries dans la production d’énergie
On dit souvent des mitochondries que ce sont les « centrales énergétiques » ou « les usines » du corps humain. En effet, le métabolisme oxydatif, qui nécessite de l’O2 pour son fonctionnement, a lieu au sein de la mitochondrie. D’ailleurs, l’amélioration de la fonction et du volume mitochondriale peut améliorer l’extraction d’O2 au niveau du muscle en exercice, augmentant ainsi le VO2 max, la capacité maximale du système oxydatif. Un système oxydatif plus développé c’est notamment une meilleure oxydation des lipides à l’effort et une dépendance moindre au système glycolytique étant donné qu’une plus grande part de l’énergie pourra être produite par la voie oxydative. Les mitochondries sont un déterminant majeur de la performance et notamment l’endurance.
Dans la mitochondrie, les substrats (glucides, acides gras ou acides aminés) suivent différentes voies avant d’être dégradés par le cycle de Krebs ou la bêta-oxydation (β-oxydation). Ces voies de dégradation permettent de fournir des électrons à la chaîne respiratoire par le biais des coenzymes NAD et FAD, cela génère un gradient de concentration de protons qui permet par la suite de phosphoryler l’ADP en ATP dans le cadre de la phosphorylation oxydative.
En résumer, la mitochondrie transforme de l’énergie provenant de l’alimentation, en une forme d’énergie que nous pouvons utiliser dans notre corps, l’ATP.
En effet, l’ATP est l’énergie qui permet la contraction musculaire. Ainsi, dans le cadre de l’activités physiques, les mitochondries permettent de fournir une énergie utilisable par nos muscles pour se contracter. C’est pourquoi, celle-ci sont présentent directement dans nos muscles. D’après les recherches d’Hoppeler, les mitochondries représentent 3 à 6% du volume des fibres musculaires dans le muscle vaste latéral (un des muscles du quadriceps) d’un homme actif (Hoppeler et al., 1973; Hoppeler, 1986).
La biogenèse mitochondriale
Le terme « biogenèse » (du grec, genèse de la vie) signifie la création d’un nouvel organisme vivant par un organisme existant. Une mitochondrie dérive toujours d’une mitochondrie mère qui peut se diviser en deux. Ce remodelage (scission et fusion) s’effectue constamment. Le nombre de mitochondries évolue donc continuellement.
On peut définir le terme de « biogenèse mitochondriale » comme la formation de nouvelles mitochondries et aussi la génération de nouveaux composants mitochondriaux.
Le terme de biogenèse mitochondriale a donc deux aspects. On distinguera les améliorations de la densité mitochondriale (ce qu’on peut traduire par une augmentation de la masse de mitochondrie, le nombre de mitochondries) et de la fonction mitochondriale (ce qu’on peut traduire part de meilleures capacités de respiration mitochondriale et d’utilisation de l’énergie pour la transformation en ATP) (Bishop, David J et al., 2014).
D’un point de vue pratique, la biogenèse mitochondriale se traduit par une amélioration de la capacité oxydative (ou capacité « aérobie »). Comme on a pu le voir dans la partie précédente, les mitochondries fournissent de l’ATP aux muscles et donc plus de mitochondries et des mitochondries plus fonctionnelles permettent de fournir plus d’énergies aux muscles, faisant ainsi des mitochondries un des principaux facteur de performance.
Bibliographie
Bishop DJ, Granata C, Eynon N. Can we optimise the exercise training prescription to maximise improvements in mitochondria function and content? Biochim Biophys Acta. 2014 Apr;1840(4):1266-75. doi: 10.1016/j.bbagen.2013.10.012. Epub 2013 Oct 12. PMID: 24128929.
Hoppeler H (1986) Exercise-induced ultrastructural changes in skeletal muscle. Int J Sports Med 7:187–204. doi: 10.1055/s-2008-1025758
Hoppeler H, Lüthi P, Claassen H, et al (1973) The ultrastructure of the normal human skeletal muscle. A morphometric analysis on untrained men, women and well-trained orienteers. Pflugers Arch – Eur J Physiol 344:217–232.
Luft R (1994) The development of mitochondrial medicine. Proc Natl Acad Sci USA 91:8731–8738.
Mogensen M, Sahlin K, Fernström M, et al (2007) Mitochondrial respiration is decreased in skeletal muscle of patients with type 2 diabetes. Diabetes 56:1592–1599. doi: 10.2337/db06-0981
Wells GD, Noseworthy MD, Hamilton J, et al (2008) Skeletal muscle metabolic dysfunction in obesity and metabolic syndrome. Can J Neurol Sci 35:31–40.
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