Soutenance de la thèse de Mélanie BOEL

De par leur capacité à générer de l’énergie cellulaire (ATP), du stress oxydatif via la production de radicaux libres (ROS) et de la chaleur, les mitochondries impactent les performances individuelles (taille, croissance et survie) et les traits d’histoire de vie des eucaryotes. La masse corporelle influence les processus et les structures biologiques, quelle que soit l’échelle biologique appréhendée. Cette thèse propose, par une approche écophysiologique, de comprendre le lien entre la bioénergétique mitochondriale et la masse corporelle, afin d’apporter une base physiologique aux traits d’histoire de vie des mammifères. Les résultats obtenus mettent en avant l’existence d’un patron allométrique général chez les mammifères. La consommation d’oxygène (O), la production de ROS et la synthèse d’ATP mitochondriales, corrèlent négativement avec la masse corporelle, alors que les rapports entre ces différents processus (ATP/O, ROS/O et ROS/ATP) sont indépendants de la masse corporelle. Malgré un couplage phosphorylation-oxydation (ATP/O) identique entre espèces, les mammifères de grande taille sont plus efficaces, en produisant plus d’ATP par oxygène consommé comparés aux petites espèces. Cette capacité permet aux mammifères de grande masse corporelle d’allouer plus d’énergie à leurs performances individuelles et est expliquée par des membranes mitochondriales moins perméables aux protons. Les données mettent aussi en évidence que les contraintes physiologiques, exigées par une très petite taille, peuvent entrainer des discordances d’une échelle biologique à une autre. Au niveau cellulaire seulement, la souris Mus mattheyi (≈ 5 g) présente un profil bioénergétique similaire à celui d’une souris quatre fois plus grande (Mus musculus, ≈ 20 g). Contrairement aux attendus allométriques, M. mattheyi a des taux métaboliques faibles et une efficacité mitochondriale (ATP/O) élevée, lui permettant de produire plus d’ATP par oxygène consommé qu’une espèce de même masse corporelle. Enfin, cette thèse démontre que la dépendance de la production de ROS, à l’activité mitochondriale, est identique entre les espèces. Une réduction de l’activité mitochondriale maximale, au-delà de 70-75%, entraine une production accrue de ROS dans la mitochondrie. L’invariance de cette valeur seuil et des stœchiométries entre processus bioénergétiques (ATP/O, ROS/O et ROS/ATP), montre une forte conservation de ces paramètres mitochondriaux au cours de l’évolution.

Mots clés : Bioénergétique, mammifères, muscle squelettique, foie, phosphorylation oxydative, fuite d’électrons libres, coût oxydatif.

Devant le jury composé de :

Sandrine Meylan, PU, Sorbonne Université, IEES
François Criscuolo, DR CNRS, Université de Strasbourg, IPHC Béatrice Morio, DR INRA, UCBL, CarMeN
Karine Salin, CR INSERM, UBO, LEMAR
Caroline Habold, CR CNRS, Université de Strasbourg, IPHC Dominique Allainé, PU, UCBL, LBBE
Damien Roussel, MCU, UCBL, LEHNA
Yann Voituron, PU, UCBL, LEHNA

Rapportrice Rapporteur Examinatrice Examinatrice Examinatrice Examinateur Directeur de thèse Co-directeur de thèse