Les mitochondries sont des organites intracytoplasmiques entourés de deux membranes, l’une externe et l’autre interne, séparées par l’espace intermembranaire. La membrane interne forme des replis à l’intérieur de l’espace central appelé matrice. Le nombre de mitochondries peut dépasser 10 000 dans des cellules comme les hépatocytes.
La membrane externe est perméable à des molécules dépassant 5 000 daltons. La membrane interne est peu perméable aux molécules mais contient des transporteurs permettant un passage sélectif de certaines molécules et un pore géant, généralement fermé. Les enzymes de la chaîne respiratoire sont incluses dans la membrane interne. La matrice contient les enzymes de la ß-oxydation des acides gras et du cycle de Krebs ainsi que de certaines étapes de la synthèse de l’hème et des stéroïdes. Le DNA mitochondrial, différent du DNA nucléaire, est circulaire et d’origine maternelle et assure le codage d’une partie des protéines mitochondriales, l’autre partie étant d’origine cytoplasmique et dépendant du DNA nucléaire. Ces dernières sont importées dans les mitochondries par des transporteurs appelés translocases.
La principale fonction de la mitochondrie est la production d’ATP, source d’énergie de l’organisme. Les molécules d’ATP sont produites par une ATP synthase qui utilise l’énergie potentielle due à l’expulsion de protons lors des transferts d’électrons par le complexe I (NADH-Q réductase), le complexe III (QH2-cytochrome C réductase) et le complexe IV (cytochrome oxydase). L’acétyl CoA provenant du pyruvate et de la ß-oxydation des acides gras entre dans le cycle de Krebs qui produit du NADH + H+ et du FADH2 qui donneront leurs électrons à la chaîne respiratoire qui finalement réduit l’oxygène en eau.
Sur le plan physiopathologique, des altérations mitochondriales sont décrites dans certaines cardiomyopathies, dans des maladies neurodégénératives dont la maladie de Parkinson et divers troubles métaboliques. La production de radicaux libres participerait à l’altération du DNA mitochondrial.
Sur le plan pharmacologique, l’effet de certains médicaments comme la trimétazidine et la ranolazine résulterait principalement de l’inhibition de la ß-oxydation des acides gras par la mitochondrie. La trimétazidine, bien que n’ayant pas d’effet hémodynamique, a montré un effet bénéfique dans le traitement prophylactique de l’angor.
Des modulateurs des effets de la thermogénine, protéine découplante de la phosphorylation oxydative qui permet la re-entrée des protons dans la mitochondrie et augmente ainsi la thermogenèse, pourraient avoir un effet dans le traitement de l’obésité.
Un certain nombre d’effets indésirables des médicaments pourraient être liés à un effet mitochondrial, soit par altération du DNA mitochondrial, soit par trouble de la pénétration des acides gras à l’intérieur de la mitochondrie, soit par ouverture inappropriée du pore géant de la membrane interne, appelée transition de perméabilité.
