Les mitochondries : comment nos cellules produisent-elles leur énergie ?

À l’intérieur de nos cellules, une activité permanente

Marcher, réfléchir, respirer, maintenir notre température, faire battre notre cœur, renouveler certains tissus…

Même lorsque nous avons l'impression de ne rien faire, notre organisme consomme continuellement de l'énergie.

Mais comment une cellule obtient-elle l'énergie dont elle a besoin ?

Une partie essentielle de la réponse se trouve dans de petites structures présentes dans la plupart de nos cellules : les mitochondries.

Souvent surnommées les « centrales énergétiques » de la cellule, elles jouent effectivement un rôle majeur dans la production d'énergie. Mais cette image, pratique pour commencer, ne raconte qu'une partie de leur histoire.

Qu'est-ce qu'une mitochondrie ?

Une mitochondrie est un organite, c'est-à-dire une structure spécialisée située à l'intérieur de la cellule.

Toutes nos cellules n'en possèdent pas le même nombre. Les besoins énergétiques diffèrent énormément selon leur fonction : certaines cellules particulièrement actives en contiennent beaucoup.

Les mitochondries présentent aussi une particularité fascinante : elles possèdent leur propre ADN, distinct de l'ADN contenu dans le noyau de nos cellules.

Cette singularité est notamment liée à leur histoire évolutive : les mitochondries descendraient d'anciennes bactéries qui ont établi, il y a très longtemps, une relation symbiotique avec les cellules ancestrales dont dérivent les cellules animales actuelles.

De notre alimentation à l'énergie cellulaire

Lorsque nous mangeons, notre organisme décompose les aliments et utilise notamment les glucides, les lipides et les protéines.

Mais une cellule ne peut pas simplement prendre un morceau de pain ou une cuillère d'huile et les transformer directement en mouvement.

De nombreuses réactions biochimiques sont nécessaires.

Une partie des molécules issues des nutriments entre dans différentes voies métaboliques. Dans les mitochondries, certains de ces processus permettent finalement de produire une molécule essentielle :

l'ATP — adénosine triphosphate.

L'ATP peut être considérée, avec les précautions qu'impose toute comparaison, comme une forme immédiatement utilisable d'énergie chimique pour la cellule.

Elle intervient dans une multitude de processus : contraction musculaire, transport de molécules, réactions chimiques, maintien de gradients ioniques et nombreuses fonctions indispensables à la vie.

Pourquoi avons-nous besoin d'oxygène ?

La respiration et le métabolisme cellulaire sont intimement liés.

L'oxygène que nous respirons passe des poumons vers le sang puis est acheminé vers les tissus.

Dans les mitochondries, il intervient à l'extrémité de la chaîne respiratoire, permettant une production efficace d'ATP.

Voilà pourquoi respiration, circulation sanguine et métabolisme cellulaire appartiennent à une même histoire physiologique.

Respirer permet notamment à nos cellules d'utiliser efficacement l'énergie provenant des nutriments.

Les mitochondries font beaucoup plus que produire de l'ATP

Pendant longtemps, leur rôle énergétique a dominé leur présentation.

La recherche contemporaine montre une réalité beaucoup plus riche.

Les mitochondries participent également à différents mécanismes liés notamment à la signalisation cellulaire, au métabolisme, à la régulation du calcium et à certaines formes de mort cellulaire programmée.

Elles ne sont donc pas de simples batteries.

Ce sont des structures dynamiques qui peuvent fusionner, se diviser, être renouvelées et communiquer avec le reste de la cellule.

Cette capacité d'adaptation est essentielle au fonctionnement cellulaire.

Énergie et stress oxydatif : une question d'équilibre

La production d'énergie mitochondriale s'accompagne également de la formation de molécules réactives, notamment certaines espèces réactives de l'oxygène.

On les associe souvent exclusivement au vieillissement ou aux dommages cellulaires.

La réalité est plus nuancée.

À certaines concentrations, ces molécules participent aussi à la signalisation normale de la cellule.

C'est notamment lorsqu'un déséquilibre apparaît entre leur production et les systèmes capables de les contrôler que l'on parle de stress oxydatif.

C'est pourquoi l'objectif biologique n'est pas nécessairement de supprimer toute oxydation.

Il s'agit avant tout d'un équilibre.

Nous consacrerons un article spécifique à cette question.

Que deviennent nos mitochondries avec l'âge ?

Le fonctionnement mitochondrial évolue au cours de la vie.

Le vieillissement est associé à différentes modifications concernant notamment la production énergétique, la qualité des mitochondries et les mécanismes permettant aux cellules de renouveler les mitochondries endommagées.

Mais il serait beaucoup trop simple d'en conclure :

« Les mitochondries vieillissent, donc nous vieillissons. »

Le vieillissement humain résulte de mécanismes biologiques nombreux et interconnectés.

Les mitochondries en constituent une pièce importante, mais certainement pas l'unique explication.

C'est précisément cette complexité que nous voulons préserver dans les articles My Iseo.

Peut-on « stimuler ses mitochondries » ?

Cette expression est devenue très présente dans l'univers de la longévité et du bien-être.

Elle mérite d'être utilisée avec prudence.

Il n'existe pas de bouton permettant de « rallumer » nos mitochondries.

En revanche, certains grands déterminants de la santé métabolique et du fonctionnement de l'organisme — notamment l'activité physique, l'alimentation, le sommeil et l'exposition à certains facteurs environnementaux — interagissent avec les mécanismes cellulaires et mitochondriaux.

L'activité physique constitue notamment un domaine particulièrement étudié : l'adaptation à l'exercice peut entraîner des modifications de la quantité et du fonctionnement des mitochondries, particulièrement dans le muscle.

Cela ne signifie pas qu'une seule pratique garantit une « santé mitochondriale parfaite ».

Cela signifie que nos cellules s'adaptent à ce que nous leur demandons.

Et cette idée est fondamentale.

Ce que cela change pour nous

Comprendre les mitochondries permet de regarder autrement un phénomène aussi banal que l'énergie.

L'énergie que nous ressentons dans notre vie quotidienne ne dépend évidemment pas uniquement des mitochondries : sommeil, état psychologique, maladies, alimentation, médicaments et de nombreux autres facteurs peuvent intervenir.

Mais à l'échelle cellulaire, les mitochondries occupent une place centrale dans la transformation de l'énergie nécessaire au fonctionnement de l'organisme.

Nous commençons ainsi à voir apparaître un fil conducteur :

nous mangeons, nous respirons, nous bougeons, nous dormons et nous interagissons avec notre environnement — tandis que nos cellules adaptent en permanence leur fonctionnement.

C'est cette relation entre notre mode de vie, notre environnement et la biologie du vivant que nous allons progressivement explorer.

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À retenir

Les mitochondries sont des structures présentes dans la plupart de nos cellules. Elles jouent un rôle essentiel dans la transformation de l'énergie issue des nutriments en ATP, mais interviennent également dans de nombreux autres mécanismes cellulaires.

Elles sont dynamiques et leur fonctionnement s'adapte aux besoins de la cellule.

Et surtout : les mitochondries sont importantes, mais elles ne constituent pas à elles seules la clé de notre santé ou de notre longévité.

C'est cette nuance qui nous permettra de distinguer la connaissance scientifique des promesses parfois excessives que l'on rencontre autour de la « santé cellulaire ».