découverte de L’ADN Mitochondrial

certains concepts prennent d’assaut le monde scientifique, mais d’autres ne le conquièrent qu’après de nombreuses escarmouches. La découverte de L’ADN mitochondrial (ADNmt) appartient à cette deuxième catégorie. Les biochimistes, les histologues et les microscopistes électroniques avaient vu de l’ADN dans les mitochondries pendant des années, mais la plupart d’entre eux n’étaient pas prêts à l’idée que l’ADN y appartenait vraiment. Cela peut expliquer pourquoi les comptes-rendus manuels de l’ADNmt ne disent presque jamais comment cet ADN a été découvert.,

Après que le plan de construction de base de la cellule eucaryote ait été révélé au début des années 1950 par les micrographies électroniques de Palade, Sjöstrand et d’autres, les biochimistes ont adopté le dogme de deve selon lequel chaque macromolécule avait un, et un seul, emplacement intracellulaire. Dans l’analyse des fractions cellulaires, la cytochrome oxydase a été prise comme marqueur pour les mitochondries, la nicotianamide adénine dinucléotide phosphate (NADPH)–cytochrome c réductase pour le réticulum endoplasmique et L’ADN pour le noyau., Compte tenu de cet état d’esprit, il est facile de comprendre pourquoi la présence d’ADN dans les fractions mitochondriales a généralement été attribuée à la contamination par des fragments nucléaires. Les taches histochimiques D’ADN, telles que la réaction de Feulgen, ont également taché les kinétoplastes des Trypanosomes et le « Nebenkern » des spermatozoïdes d’insectes, mais à cette époque, il n’était pas encore reconnu que ces structures étaient, en fait, des mitochondries inhabituelles., Des quantités massives d’ADN extranucléaire ont également été détectées dans le cytoplasme des ovocytes d’amphibiens, mais il a fallu de nombreuses années pour réaliser que cet ADN était, en fait, l’ADNmt dont l’abondance reflétait l’énorme quantité de mitochondries dans ces grandes cellules. En 1961, lors de la cinquième réunion annuelle de L’American Society of Cell Biology à Chicago, Hans Ris a montré des micrographies électroniques de mitochondries avec des inclusions ressemblant aux nucléoïdes contenant de l’ADN de bactéries et a fait la proposition hérétique que les mitochondries (ainsi que les chloroplastes) contiennent leur propre ADN., Dans un article paru l’année suivante, Ris et Walter S Plaut ont documenté et élargi ces observations. Peu de temps après, des preuves biochimiques et morphologiques provenant de plusieurs groupes ont confirmé la présence d’ADN dans les chloroplastes.

la découverte de l’ADN chloroplastique a amené les biochimistes à jeter un regard neuf sur les premières découvertes de Margaret Mitchell et Boris Ephrussi selon lesquelles certaines mutations affectant la fonction mitochondriale dans le moule Neurospora crassa et la levure Saccharomyces cerevisiae n’étaient pas héritées selon les lois de Mendel., Il semblait tentant de spéculer que les « facteurs extrachromosomaux » inconnus impliqués dans ces mutations étaient, en fait, l’ADNmt.

en 1962, le concept d’ADNmt était donc bien préparé, mais le concept lui-même n’était pas généralement accepté. Rétrospectivement, il semble que la communauté scientifique attendait des études convaincantes qui documentaient l’existence de l’ADNmt par plusieurs méthodes diverses.

L’une de ces études est venue des microscopistes électroniques Margit Mk Nass et Sylvan Nass, qui travaillaient alors à L’Institut Wenner Gren de L’Université de Stockholm., Ils ont montré que la matrice des mitochondries d’embryons de poussins fixés à l’osmium contenait des inclusions filiformes dont l’apparence, après différentes procédures de fixation, était étroitement parallèle à celle du nucléoïde D’ADN sans histone des bactéries: après fixation avec du tétroxyde d’osmium, les inclusions apparaissaient agglomérées et sous forme de barres d’un diamètre d’environ 400 Å; la fixation des tissus avec du tétroxyde d’osmium suivie d’un traitement avec de l’acétate d’uranyle avant déshydratation les faisait apparaître sous forme de fibres minces de 15-30 Å., La preuve encore plus convaincante de la présence d’ADN dans ces inclusions était l’observation que les inclusions pouvaient être éliminées en traitant le tissu embryonnaire légèrement fixé avec de la DNase. Le traitement avec de la pepsine, avec de la RNase ou avec des contrôles tampons sans DNase s’est avéré inefficace. La clarté de ces micrographies électroniques et les contrôles minutieux qui ont été inclus ont eu un impact convaincant sur les biologistes cellulaires. MMK Nass et s Nass ont publié leurs travaux dans deux articles consécutifs dans un numéro de 1963 du Journal of Cell Biology., À cette époque, cependant, la biologie cellulaire et la biochimie étaient encore des disciplines assez différentes et la plupart des biochimistes ne parcouraient pas les revues consacrées à la biologie cellulaire. Il a donc fallu un certain temps avant que les résultats de MMK Nass et s Nass ne pénètrent dans la conscience de la communauté biochimique.

à peu près au même moment, Ellen Haslbrunner, Hans Tuppy et Schatz à L’Institut de biochimie de L’Université de Vienne essayaient de trouver une base biochimique pour les mutations extrachromosomales qui ont aboli la fonction respiratoire chez la levure S. cerevisiae., Au début des années 1960, de nombreux biochimistes étaient encore réticents à considérer les « granules respiratoires » de la levure comme des mitochondries de bonne foi, ce qui plaçait les recherches de Haslbrunner et al. bien en dehors du courant dominant de la biochimie mitochondriale aux États-Unis et ailleurs.

pour rechercher L’ADN dans les mitochondries, une approche biochimique a été choisie. Les mitochondries de levure ont été purifiées par les meilleures méthodes disponibles, et leur teneur en ADN a été mesurée par la réaction de couleur « Diesche »., Quelques années auparavant, de Duve et ses collègues avaient montré que la centrifugation des fractions subcellulaires à l’équilibre dans un gradient de densité donnait souvent une séparation nette des différents organites. Étonnamment, les gradients de saccharose habituels ne séparaient pas les mitochondries de levure des fragments nucléaires, mais lorsque le saccharose était remplacé par L’agent de contraste aux rayons X « Urografin », les mitochondries formaient une bande extrêmement nette et L’ADN n’était présent que dans deux fractions: la plupart se trouvaient au fond du tube centrifuge et une très petite quantité, mais, L’ADN de la fraction inférieure était facilement digéré par la DNase et représentait apparemment L’ADN nucléaire. L’ADN de la fraction mitochondriale n’était pas facilement digéré par la DNase à moins que les organites ne soient d’abord perturbés par l’acide trichloroacétique; vraisemblablement, il représentait L’ADN enfermé par les membranes mitochondriales. Sa concentration était très constante entre les différentes expériences – entre 1 et 4 µg mg−1 protéine mitochondriale. L’urografine – des mitochondries purifiées à partir de foie de rat, de rein de rat et de cœur de bovin-contenait presque 10 fois moins d’ADN, entre 0,2 et 0,6 µg D’ADN par mg de protéine., On a calculé que la mitochondrie typique des mammifères contenait 3 × 10-17 g D’ADN. En supposant que l’ADN était double brin, il ne pouvait pas coder plus de 1,2 MDa de chaînes polypeptidiques. Ce résultat a été considéré comme important, car il excluait fermement la possibilité que l’ADNmt Code toutes les protéines mitochondriales. Aujourd’hui, ce calcul précoce par Haslbrunner et al. cela pourrait être contesté pour plusieurs raisons, mais cela s’est remarquablement rapproché de la réalité: les 13 polypeptides codés par l’ADNmt des mammifères ont une masse totale de 0.,423 MDa, et le reste du potentiel de codage est largement expliqué par les gènes des ARN ribosomiques et de transfert, ainsi que par le fait que les mitochondries ont généralement plus d’une copie de leur génome ADN.