État d’oxydoréduction dans les mitochondries végétales et son rôle dans la tolérance aux facteurs de stress.

Citation

Bykova NV, Igamberdiev AU (2016) Redox state in plant mitochondria and its role in stress tolerance. In: Redox State as a Central Regulator of Plant-Cell Stress Responses. D.K. Gupta, J. M. Palma, F. J. Corpas (Editors), Springer International Publishing AG Switzerland. DOI 10.1007/978-3-319-44081-1_5; pp 93-115.

Résumé en langage clair

Chez les animaux, les mitochondries représentent l’unique source pour la production d’énergie, sous forme d’adénosine triphosphate, résultat du processus biochimique de la respiration. Chez les végétaux photosynthétiques, la phosphorylation oxydative se produit dans les chloroplastes ainsi que dans les mitochondries. Ainsi, le rôle des mitochondries est de réguler l’état d’oxydoréduction cellulaire et les niveaux d’énergie plutôt que de produire de l’énergie, et les mitochondries deviennent le régulateur central du métabolisme des végétaux et de la communication entre les compartiments. Dans le processus de régulation régi par les mitochondries végétales, le signal d’oxydoréduction est transformé par la modification du rapport entre les nucléotides pyridiniques réduits et oxydés, la thiorédoxine et l’ascorbate/le glutathion, et est lié à la production de dérivés réactifs de l’oxygène et de l’azote; il joue donc un rôle central dans la transduction des signaux et la communication cellulaire. Dans le présent chapitre, les chercheurs analysent le rôle de l’état d’oxydoréduction mitochondrial dans le métabolisme des végétaux et la réaction aux facteurs de stress. Ils s’intéressent plus particulièrement au rôle des équivalents réducteurs des nucléotides triphosphopyridiniques dans les mitochondries, à la régulation des enzymes mitochondriaux par la thiorédoxine et aux mitochondries en tant que site de formation des dérivés réactifs de l’oxygène et de l’azote. Le rôle des composantes clés du métabolisme et des signaux de l’oxydoréduction dans l’adaptation des végétaux au régime de rayonnement solaire, au manque d’oxygène et à d’autres facteurs environnementaux est analysé. Nous en concluons que l’état d’oxydoréduction mitochondrial est un régulateur central du métabolisme végétal et un déclencheur des cascades de signalisation générées en réaction aux facteurs de stress et durant le développement des végétaux.

Résumé

L’état d’oxydoréduction dans les mitochondries végétales est un facteur clé du métabolisme de régulation des cellules végétales et des cascades de signalisation générées en fonction de facteurs de stress abiotiques et biotiques, du régime de rayonnement lumineux et de la différenciation cellulaire. Le pool des NAD a principalement un rôle dans la production d’énergie, alors que le pool des NADP interne des mitochondries, qui représente 20 à 25 % du pool des NAD, est important pour la régulation des processus métaboliques associés aux mitochondries. La diminution des taux de NADP est le principal facteur qui régule, par l’entremise de la thiorédoxine, l’activité de plusieurs enzymes du cycle des acides tricarboxyliques, de l’oxydase alternative et d’autres protéines. Le rapport NADPH/NADP+ dans la matrice est déterminé par l’isocitrate déshydrogénase NADP dépendante, l’activité transhydrogénase sans translocation de protons et l’oxydation par déshydrogénase NADP Ca2+- dépendante. L’état d’oxydoréduction mitochondrial régule le transport vers l’intérieur et vers l’extérieur de l’organite, ce qui équilibre les réactions d’oxydoréduction dans les autres compartiments. Ce transport s’effectue plus particulièrement par l’entremise des navettes malate et citrate. Le flux de citrate fournit la matrice carbonée pour la transamination et pour la fixation de l’ammoniac durant la photorespiration. Une augmentation de l’état d’oxydoréduction des pools des NAD(H) et des NADP(H) dans les mitochondries entraîne la formation de dérivés réactifs de l’oxygène, occasionnée par les fuites d’électrons depuis la chaîne de transport des électrons, ainsi que la production de NO, car le nitrite devient un accepteur d’électrons de remplacement en cas de manque d’oxygène. Nous en concluons que l’état d’oxydoréduction mitochondrial est un régulateur central du métabolisme végétal et un déclencheur des cascades de signalisation générées en réaction aux facteurs de stress et durant le développement des végétaux.

Date de publication

2016-09-09

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