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Mitochondrie, biogenèse mitochondriale et stress oxydant
La mitochondrie est entourée d'une double membrane ; la membrane interne forme des crêtes qui portent la chaîne respiratoire et l'ATP synthase. Elle possède son propre ADN (ADNmt, environ 16,6 kb, 37 gènes : 13 protéines de la chaîne respiratoire, 22 ARNt et 2 ARNr), mais la majorité des protéines mitochondriales sont codées par le noyau et importées. Les mitochondries se divisent (fission, Drp1), fusionnent (mitofusines, OPA1) et sont éliminées par mitophagie (voie PINK1-parkine), d'où un contrôle de qualité.
Biogenèse induite par l'exercice
L'entraînement en endurance augmente la densité et la fonction mitochondriales (résultat établi depuis les travaux de Holloszy dans les années 1960). Les signaux déclenchés par la contraction sont : le calcium (CaMK), l'AMPK (rapport AMP/ATP), la p38 MAPK et des facteurs redox. Ils convergent vers le coactivateur transcriptionnel PGC-1α, qui active NRF1/NRF2 puis TFAM, nécessaires à la réplication de l'ADNmt et à l'expression des gènes de la chaîne respiratoire. Les séances intermittentes de haute intensité et l'endurance continue augmentent toutes deux ces marqueurs, avec des différences de dose-réponse encore discutées. Les conséquences sont la hausse de l'activité de la citrate synthase, de l'oxydation des lipides, de la capacité tampon du lactate et de l'économie de glycogène.
Espèces réactives de l'oxygène
Une petite fraction de l'oxygène consommé donne du superoxyde (O2•-), principalement aux complexes I et III. Le pourcentage classique de 1 à 2 % est une estimation d'isolat, probablement surestimée in vivo. Les défenses sont enzymatiques (superoxyde dismutase, catalase, glutathion peroxydase) et non enzymatiques (glutathion, vitamines C et E, caroténoïdes). Un excès de ROS endommage lipides (peroxydation, MDA), protéines et ADN (8-oxo-dG). Mais les ROS sont aussi des messagers : c'est le principe de l'hormèse.
Une étude (Ristow et al., 2009) a rapporté que 1000 mg de vitamine C et 400 UI de vitamine E par jour ont supprimé certains bénéfices de 4 semaines d'entraînement sur la sensibilité à l'insuline chez de jeunes hommes ; une revue (Merry et Ristow, 2016) conclut qu'aucune preuve convaincante n'indique que les suppléments antioxydants améliorent les adaptations, mais le sujet n'est pas totalement consensuel selon le type d'entraînement. Prudence : privilégier l'alimentation variée plutôt que les doses élevées d'antioxydants isolés.
🎯 À retenir
- ADNmt : 37 gènes ; la plupart des protéines mitochondriales sont codées par le noyau.
- PGC-1α, NRF1/2 et TFAM pilotent la biogenèse mitochondriale.
- Signaux : calcium, AMPK, p38 MAPK, état redox.
- Les ROS sont à la fois dommageables et utiles (hormèse).
- Les antioxydants à forte dose peuvent atténuer certaines adaptations (preuves hétérogènes).
⚠️ Erreurs fréquentes
- Présenter le chiffre « 1-2 % de l'O₂ devient ROS » comme exact in vivo.
- Recommander des antioxydants à haute dose pour « mieux récupérer ».
- Oublier que le noyau code l'essentiel des protéines mitochondriales.
Pour s'entraîner
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