Voyage en mitochondries - Partie 1

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Les mitochondries au cœur de votre vie

Cela fait longtemps que je voulais vous faire cette synthèse sur le fonctionnement de nos mitochondries, c'est-à-dire de la production d'énergie de notre vie (cellulaire). Si une substance bloque vos mitochondries, vous pouvez mourir instantanément. Il en est ainsi pour certains poisons comme le cyanure.

Connaître leur fonctionnement, c'est mieux comprendre le fonctionnement de notre organisme et surtout saisir pourquoi il est si important d'avoir en quantité suffisante de certains nutriments.

On peut ainsi dire, que nous respirons et nous mangeons pour alimenter la bonne marche de nos mitochondries.

Que sont les mitochondries ?

Les mitochondries sont des centrales énergétiques minuscules, générateur vivant à l'intérieur des cellules et produisant toute l'énergie dont celles-ci ont besoin pour vivre.

Selon le type de cellule, elles sont des dizaines, des centaines voire des milliers dans chacune de nos cellules.

Par exemple, les ovocytes chez la femme (cellules germinales) en contiennent des centaines de milliers alors que les globules rouges et les cellules de votre peau n'en contiennent que très peu. Plus les cellules sont actives comme celle du cœur, du cerveau, du foie, des reins et des muscles, plus elles sont riches en mitochondries.

L'une de ses fonctions consiste à produire de l'énergie en associant les nutriments provenant de votre alimentation associée à l'oxygène que vous respirez.

On comprend mieux que pour être en bonne santé il faut avoir des mitochondries au top.

Comment ça marche ?

Durant le processus de respiration cellulaire, se forment des molécules réactives, les fameux radicaux libres qui attaquent des dizaines de milliers de fois par jour l'ADN de chacune de nos cellules. Heureusement, un mécanisme réparateur au cœur même de la cellule, prend en charge l'essentiel de ces lésions. Cependant, il arrive que certaines de ces attaques causent des dommages irréversibles et peuvent entraîner des mutations génétiques définitives de l'ADN.

Ces attaques sont continues, instant après instant, accumulant les mutations tout au long de la vie. Lorsque l'altération atteint un certain niveau, la cellule meurt et graduellement les tissus dégénèrent. Tout comme la mer attaque les rochers, cette érosion régulière est responsable de la plupart des maladies dégénératives liées au processus du vieillissement lui-même.

La cellule a elle-même un système d'autodestruction qu'on appelle l'apoptose. L'apoptose, c'est la mort cellulaire programmée. En effet une cellule dont les mitochondries sont altérées, va programmer sa propre mort pour ne pas mettre en danger l'organisme entier.

Cette apoptose est régentée par les mitochondries. On considère aujourd'hui que l'apoptose déficiente serait la cause originelle du cancer. En effet, les cellules vieillissent et sont attaquées constamment avec, pour conséquence, la mutation de leur ADN. Lorsque ces mutations aboutissent à la prolifération incontrôlée des cellules, on parle de cancer.

Sans rentrer dans les détails de ce qu'est une cellule, on peut dire que la cellule est la forme de vie la plus simple capable d'une existence autonome. Elle est protégée de l'environnement extérieur par une paroi cellulaire, résistante mais perméable. On trouve à l'intérieur de cette paroi une membrane très fine et délicate mais relativement imperméable. Les mitochondries qui sont des bactéries, utilisent cette membrane pour générer leur énergie. C'est elle qui est devenue la membrane interne de la mitochondrie. On peut considérer cette membrane comme la plus importante du corps humain.

Mitochondries et cellules : un mariage réussi

Les mitochondries étaient à l'origine des entités bactériennes indépendantes qui vivaient dans les océans. Pour que la vie terrestre soit possible, elles se sont introduites dans d'autres cellules bactériennes, mais au lieu de se faire absorber, elles se sont intégrées en symbiose, comme un nouveau partenaire, créant ainsi une relation gagnant-gagnant mutuelle.

On peut dire que les mitochondries représentent les premiers probiotiques originels. Tout comme les probiotiques que vous avez dans votre intestin, ces micro-organismes, par leur action, contribuent à tout un processus biologique vital pour la bonne marche de votre organisme entier.

Historique

Le sujet intéresse nombre de chercheurs depuis un peu plus de 20 ans. Si les mitochondries furent découvertes à la toute fin du XIXe siècle avant d’être isolées dans les années 1940, on ne leur prêta, dans les décennies qui suivirent, pas une grande attention, même si on connaissait leur rôle essentiel dans le métabolisme énergétique cellulaire. Avec l’arrivée des nouveaux outils de la biologie et de la génétique moléculaire, tout a changé. Ils permirent la découverte d’anomalies de l’ADN mitochondrial (ADNmt)1 en clinique humaine et la mise en évidence que ces organites étaient non seulement capables de synthétiser de l’ATP (le carburant de nos cellules), mais qu’elles constituaient également un des sièges de production des radicaux libres oxygénés, responsables du stress oxydatif. Les mitochondries et leurs nombreuses fonctions indispensables à la vie de nos petites cellules qui les hébergent sont ainsi apparues aux yeux des scientifiques, ouvrant un vaste champ de recherches et de nouvelles possibilités thérapeutiques. La médecine mitochondriale est née.

Il est aujourd’hui reconnu que le stress oxydatif est responsable du vieillissement prématuré, mais également de la panoplie de maladies dégénératives qui caractérisent la population occidentalisée comme les maladies neuro-dégénératives (telles les maladies d’Alzheimer et de Parkinson), le diabète, les cancers ou les maladies cardio-vasculaires. Comme je vous le disais précédemment, le stress oxydatif est généré par les radicaux libres, dont les assauts répétés et accumulés peuvent aller jusqu’à causer des dommages irréversibles sur les cellules qui finissent par mourir, et mener ainsi à la dégénération des tissus.

Une petite présentation générale avant d’entrer dans le détail

Les radicaux libres ne sont pas générés que par les sources extérieures, comme les polluants environnementaux par exemple. Ils viennent également - ainsi que nous l’introduisions - de notre propre corps, lieu d’une énorme production d’énergie : nos nombreuses cellules en sont très gourmandes, certaines plus encore que d’autres. Ce sont nos petites mitochondries qui se chargent de ce travail colossal.

Durant le processus de création d’énergie cellulaire, que l’on appelle la respiration cellulaire – c’est-à-dire le moment où la mitochondrie assimile la nourriture que nous mangeons en utilisant l’oxygène que nous respirons, pour transformer tout cela en énergie utile - elles travaillent sans relâche, à une vitesse vertigineuse, fusionnant et s’organisant en réseau afin d’optimiser la production d’énergie via la formation de super-complexes respiratoires. Complexe est bien le terme adéquat !

C’est au cours de ce travail de titan que les radicaux libres sont générés. Ils attaquent ainsi l’ADN de chacune de nos cellules des dizaines de milliers de fois chaque jour. Heureusement, nos petites mitochondries ont tout prévu et se chargent de détruire les incendiaires. D’où l’importance que nos petits soldats du feu soient au top de leur forme.

Or, la bonne santé de nos mitochondries et de leurs systèmes de défense anti-radicalaires (anti-incendie) dépendent pour une très large part de notre style de vie et de notre mode d’alimentation.

La solution est donc dans le problème. Outre la pratique régulière d’un exercice physique ou de sport, l’aspect nutritionnel est déterminant.

La mitochondrie : le « premier probiotique originel »

Organites des cellules eucaryotes (qui possèdent un noyau) avec lesquelles elles ont conclu un contrat en symbiose2 il y a près de 2 milliards d’années, les mitochondries sont des bactéries ancestrales qui ont évolué pour devenir les « centrales électriques », « usines de production d’énergie », « batteries », « générateurs » et autres petits noms dont on les qualifie, de la cellule. Ce sont elles qui ont inventé ce « processus chimique fabuleux », pour reprendre le terme du Pr Vincent Castronovo 3, professeur de biologie générale et cellulaire à l’Université de Liège, de la respiration cellulaire ou aérobie, en utilisant les propriétés au départ toxiques de l’oxygène. Les petites eucaryotes se sont trouvées dopées et, depuis, la vie commune se déroule en bonne intelligence : « la cellule apporte le gite et le couvert à la bactérie et la bactérie travaille pour la cellule. Voici une parfaite symbiose avec réciprocité de bénéfices ». Une relation bénéfique mutuelle. « On pourrait dire que les mitochondries furent le premier probiotique originel : un micro-organisme qui procure un avantage à son hôte »4, souligne de son côté le Dr Lee Know, docteur en naturopathie canadien.

La respiration cellulaire est le principal travail des mitochondries 5.

50 kg d’énergie par jour (ATP)

Nous hébergeons pas moins de 10 000 milliards de mitochondries, soit jusqu’à 10% de notre corps en termes de poids. Une telle main d’œuvre est nécessaire tant le travail à fournir est important.

Notre corps est en effet composé d’un très grand nombre de cellules dont chacune nécessite beaucoup d’énergie pour pouvoir fonctionner. Chaque cellule contient des centaines, voire des milliers de mitochondries. Leur nombre dépend de ce que la cellule doit faire. Par exemple, elles sont très nombreuses dans les muscles cardiaques et squelettiques, qui requièrent beaucoup d’énergie pour le travail mécanique. Elles sont aussi très nombreuses dans la plupart des organes : le pancréas, par exemple, qui travaille à la biosynthèse de l’insuline, ou encore le foie, où se produit la détoxination. Sans oublier le cerveau bien sûr, dont les cellules nerveuses sont extrêmement gourmandes en énergie. Parmi les plus énergivores, citons enfin la cellule ovocytaire (l’ovule) qui dispose de 100 000 mitochondries ! Tandis que les spermatozoïdes en ont généralement moins de 100…

L’ATP ne peut pas être stockée. Nos milliards de petites mitochondries œuvrent donc à la production d’environ 50 kg par jour. L’ATP, c’est le carburant indispensable au fonctionnement cellulaire, la « monnaie énergétique universelle qu’utilise la cellule pour effectuer tous les travaux nécessaires à son maintien en vie », souligne le Pr Vincent Castronovo.

Nos mitochondries en produisent ainsi au fur et à mesure de nos besoins.

Comment cela se passe ? Paragraphe destiné aux spécialistes ou à ceux qui veulent devenir

Vous savourez votre délicieux repas, équilibré, de type paléo, en prenant le soin de bien mâcher, et c’est parti !

La première phase consiste en la conversion du glucose et la dégradation des acides gras à travers différentes séries de réactions chimiques, et différents cycles, aboutissant à l’extraction de deux types de molécules d’énergie appelées NADH et FADH2.

Pour produire de l’énergie, il va falloir transférer tout cela le long d’une chaîne de molécules. Cette deuxième phase est appelée phosphorylation oxydative.

Les électrons à haute énergie provenant du NADH et du FADH2 vont passer dans ce que l’on appelle la « chaîne de transport d’électrons » (ETC), ou chaîne de transporteurs, une série de quatre complexes - dits super-complexes respiratoires - dont trois sont des pompes à protons (ils vont pomper l’énergie de l’électron). Ces moulins activés vont faire des gradients de protons, qui serviront à la synthèse d’ATP.

Pour se représenter ce processus d’une importance fondamentale, le Dr Lee Know propose l’image du barrage hydroélectrique : au fur et à mesure que l’eau (les protons) remplit un réservoir (espace intermembranaire) retenu par un barrage (membrane interne), la pression s’accumule. Cette pression force l’eau à sortir par un canal dans le barrage qui est utilisé pour entraîner les turbines afin de créer de l’énergie hydroélectrique.

Cette chaîne est bien huilée, mais elle n’est pas toujours efficace à 100%. En effet, un électron peut s’échapper des rangs au cours du transport d’un moulin ou complexe à un autre. Il est alors capté directement par l’oxygène et se transforme en radical superoxyde extrêmement agressif. Dans les conditions normales, entre 0,4% et 4% des électrons à haute énergie tombent de la chaîne des transporteurs.

C’est ainsi que l’ETC se trouve être le principal site de production de radicaux libres endogènes, c’est-à-dire produits par l’organisme. Et c’est au niveau du complexe I6 que certains électrons s’échappent produisant des radicaux libres superoxydes nocifs7. Au feu !

Les systèmes anti-incendie

Pour éviter de flamber, nos cellules ont mis au point des systèmes anti-incendies8. Le premier a besoin de cuivre et de manganèse pour fonctionner. La deuxième peaufine le travail déjà réalisé par le premier, en utilisant notamment le sélénium. Il s’agit pour lui de transformer en eau l’eau oxygénée générée par le premier système.

Si tout cela ne fonctionne pas bien, en raison d’une insuffisance en sélénium par exemple, l’eau oxygénée va s’accumuler et entraîner une réaction en chaîne destructrice entraînant des mutations sur l’ADN et altérant le métabolisme des acides gras, transformés en composés toxiques. On comprend mieux l’importance de maintenir au top nos systèmes de défense anti-oxydants. Ils ont besoin de fer, de zinc, de manganèse, de sélénium, de cuivre pour bien fonctionner. Tout déficit peut les inactiver et entraîner de nombreuses maladies dégénératives.

Nourrissons donc au mieux nos petites mitochondries afin qu’elles disposent de toutes les armes pour maîtriser les incendiaires.

Le menu santé de nos bactéries ancestrales

Il est essentiel d'avoir une alimentation riche en nutriments afin d'avoir un apport suffisant en cuivre, zinc, manganèse, fer, mais aussi en magnésium, le grand oublié alors qu’il est un cofacteur essentiel dans plus de 300 réactions biochimiques du corps et notamment la production d’ATP.

Des acides gras essentiels

Les acides gras sont une bien meilleure source d’énergie que le glucose. Ils sont la source de carburant préférée des mitochondries : environ 60 à 70% de la quantité totale d’ATP produite par notre corps en provient.

Les acides gras polyinsaturés, notamment oméga-3 dont l’acide Docosahexaénoïque (DHA) que l’on trouve essentiellement dans les poissons gras, sont indispensables à la fluidité optimale de la membrane interne où se déroule la chaîne des transporteurs. Nos cellules n’étant pas capables de les synthétiser, il est indispensable de les apporter, sous peine de réduire cette fluidité et donc de provoquer des dysfonctionnements, une fuite d’électrons, donc un stress oxydatif.

Des végétaux

Le monde végétal apporte aussi des anti-oxydants à nos mitochondries comme les flavonoïdes, que l’on trouve dans les fruits rouges, le raisin ou encore les épinards, ou les anthocyanes.

N'oublions pas que les légumes, les légumineuses et les fruits à index glycémique bas nous apportent de nombreuses fibres prébiotiques, nourriture essentielle à la bonne marche de notre microbiote qui est en relation symbiotique avec nos mitochondries.

Des vitamines

Les vitamines E, C et A contribuent à la protection anti-oxydante de nos mitochondries, mais ce sont celles du groupe B (1, 2, 3, 5, 6, B9, B12) qui ont le plus grand impact direct sur le métabolisme cellulaire. Ce groupe de vitamines est constitué de nombreux nutriments distincts, chacun étant soit un cofacteur dans un processus métabolique important, soit un précurseur d’une molécule importante liée à l’énergie.

L’acide alpha-lipoïque (AAL)

Parfois qualifié d’anti-oxydant universel, l’AAL est le premier anti-oxydant des mitochondries. Il neutralise plusieurs types de radicaux libres et a aussi la propriété de recycler partiellement d’autres anti-oxydants, notamment les vitamines E et C, et le glutathion, ce qui augmente ainsi leur durée de vie et leur efficacité. L’AAL a également le pouvoir de piéger les métaux toxiques, tels l’arsenic, le cadmium et le mercure, et de réguler la glycémie.

Le corps fabrique de l’AAL en infimes quantités. Il pourra être nécessaire de supplémenter surtout après 60 ans.

La coenzyme Q10 (Co-Q10)

La Co-Q10), c’est la clé de contact qui met les mitochondries en marche pour faire tourner le cycle de Krebs9. C’est une composante essentielle de l’ETC mitochondriale. Présente dès le complexe I, elle transporte les électrons du complexe I ou II vers le complexe III.

Elle a des effets anti-inflammatoires et modulateurs du cycle « redox » ou oxydo-réduction et c’est également un neuroprotecteur.

Elle est sans doute le nutriment le plus important pour la santé mitochondriale.

Le corps en fabrique naturellement, mais nous en produisons de moins en moins à mesure que nous vieillissons, le corps ralentissant sa production dès le début de la trentaine. Ceci s’accompagne de symptômes apparaissant typiquement vers la quarantaine.

On peut le doser en laboratoire et, éventuellement se supplémenter si nécessaire.

La pyrroloquinoline quinone (PQQ)

Des recherches ont mis en évidence au début des années 2010 que la PQQ protégeait non seulement les mitochondries contre les dommages oxydatifs, mais qu’elles stimulaient également la croissance de nouvelles mitochondries.

Elle pourrait également avoir des effets anti-inflammatoires, être un neuroprotecteur efficace et un stimulateur du facteur de croissance nerveuse.

On la trouve en forte concentration dans la poudre de cacao, mais aussi, en moindre teneur, dans certains fruits (kiwis, papaye), légumes (persil, thé vert, poivron vert), légumineuses (tofu lactofermenté) et produits animaux, le lait maternel humain en apportant une quantité non négligeable.

Des scientifiques japonais ont découvert au début des années 2000 qu’elle était en fait un type de vitamine B inconnue auparavant. Ainsi vue sous l’angle vitaminique, il peut s’avérer nécessaire de se supplémenter. Si vous en trouvez, faites attention aux excipients car il y a des laboratoires qui utilisent des excipients comme la maltodextrine ce qui n'est pas recommandé.

Je ne peux pas vous en conseiller pour le moment car je n'en ai pas trouvé d'une qualité irréprochable. Si les laboratoires lisent ma lettre, je serais très heureuse de connaître des laboratoires fabricant ce nutriment sans excipients délétères.

Le régime cétogène hypotoxique ou Powerbiotique phase I et la restriction alimentaire 

Si les électrons qui s’échappent sont responsables de la production de radicaux libres, la meilleure façon d’éviter cela serait de minimiser le nombre d’électrons passant par un ETC donné. Cette méthode de réduction du nombre d’électrons à travers n’importe quel ETC est celle utilisée par les oiseaux. Réduire le nombre d’électrons, c’est ce que l’on fait lors de la restriction calorique.

C’est ce que propose notamment le régime cétogène hypotoxique. Et une détoxication étant bien souvent incontournable, je vous invite à commencer par la phase I (détox – anti-inflammatoire) de Powerbiotique10.

Sachant que cette armée de mitochondries travaille sans relâche chaque seconde de votre journée en produisant 10 000 fois plus d'énergie grammes par grammes que le soleil, vous apprécierez donc que des fonctions mitochondriales optimales soient essentielles au bon fonctionnement de votre métabolisme.

Les chercheurs en médecine fonctionnelle et nutritionnelle sont tous d'accord sur l'importance d'offrir des nouvelles stratégies pour améliorer la réparation du dysfonctionnement mitochondrial afin d'améliorer la santé et contribuer à empêcher les maladies comme le cancer de se développer dans l'organisme.

En espérant que cet article n'ait pas été trop compliqué à lire, je vous donne rendez-vous dans 15 jours pour la suite.

Références : 

1 – Les mitochondries ont la particularité de posséder leur propre génome, transmis uniquement par la mère et distinct de l’ADN du noyau. Certains gènes de l’ADNmt jouent un rôle déterminant dans le contrôle de la phosphorylation oxydative

2 – Dit contrat endosymbiotique : forme de symbiose entre deux organismes vivants, où l’un est contenu par l’autre

3 - Ce processus chimique «a multiplié par 18 l’efficacité de production d’énergie. Avant cette invention, les cellules produisaient leur énergie (ATP) par la glycolyse qui transformait le glucose en pyruvate. Cette réaction libérait 2 molécules d’ATP. Grâce à l’invention de la respiration cellulaire, 36 molécules d’ATP sont extraites du pyruvate », Entretien avec le Pr Vincent Castronovo, Nutra News, 1er mars 2003

4 - « Les mitochondries au cœur de la médecine du futur – Leur rôle essentiel dans de nombreuses maladies et leur guérison, Lee Know, Dangles, 2019

5 - La mitochondrie intervient également dans d’autres fonctions comme la synthèse des centres fer-soufre, certaines étapes de la ß-oxydation des acides gras, le cycle de Krebs, la biosynthèse de l’hème, le métabolisme de certains acides aminés et lipides. Elle est également impliquée dans la mort cellulaire programmée de type I, ou apoptose. Enfin, les mitochondries de mammifères sont aussi impliquées dans la biosynthèse des hormones stéroïdes et dans l’homéostasie du calcium. (Source : Mitophagie et contrôle qualité des mitochondries, Pierre Vigié et Nadine Camougrand, Med Sci Paris)

6– Les données actuelles suggèrent que la majorité des radicaux libres est générée par les complexes I et III : le complexe I semble générer des radicaux libres s’il y a trop de carburant par rapport à la demande, et le complexe III semble les générer si l’ATP n’est pas consommée assez rapidement, Dr Lee Know, Les mitochondries au cœur de la médecine du futur

7 – Ces ions superoxydes peuvent aussi présenter des effets bénéfiques. Cela fera l’objet d’une autre partie de notre voyage en mitochondries

8 – op. cit. 3

9 – Coenzyme Q10 et cholestérol : le cœur mais aussi la tête, Dimitri Jacques, Prévention Santé, 6 janvier 2015

10 – Powerbiotique : Les super-pouvoirs de votre intestin ! Marion Kaplan, Alma Rota, Trédaniel, 2018

28 / 01 / 2021