Diplome d'Etudes Approfondies (Biologie Cellulaire et Moléculaire) | + | le DEA à l'Université J. Fourier






Relations entre métabolisme et régulation de la pression partielle en oxygène intracellulaire.


Vers une cartographie intracellulaire de l'oxygène.


(Laboratoire de Biologie Fondamentale et Appliquée, Groupe d'Electrophysiologie Moléculaire; Université Grenoble 1 - 2000).

Mémoire de DEA dirigé par le Dr Gilles FAURY

Bien que l'oxygène occupe un rôle vital dans la physiologie cellulaire, la nécessité de son approvisionnement exogène ainsi que sa répartition intracellulaire demeurent encore un objet de spéculation et de modélisation plus que de quantification directe.
Afin de mesurer les variations de la pression partielle en oxygène (pO2) intracellulaire sous l'influence de mécanismes cellulaires consommateurs d'oxygène, nous avons développé une nouvelle approche basée sur l'importation dans les cellules de sondes moléculaires fluorescentes (porphyrine et phénantroline) dont les propriétés de luminescence sont affectées par des variations locales de la pO2.
Les impacts respectifs, sur la pO2 intracellulaire, de la respiration mitochondriale, de la synthèse de monoxyde d'azote (NO) -forte consommatrice d’oxygène- et d’un abaissement de la pO2 extracellulaire ont été mesurés par des techniques de spectrofluorimétrie et de microscopie confocale à balayage laser sur des cellules endothéliales issues de veines de cordons ombilicaux humains.

Nous avons observé qu’une diminution de la pO2 extracellulaire par bullage d’argon, se répercute à la pO2 intracellulaire, illustrant le phénomène de diffusion de l’oxygène et validant la faisabilité de la mesure.
D'autre part, la colocalisation de la fluorescence de la phénantroline avec les mitochondries (par utilisation d’un fluorochrome marquant le potentiel de membrane des mitochondries) suggère que la pO2 dans le voisinage immédiat de ces organites est extrêmement faible.
Cependant, l'induction de modulations de la respiration mitochondriale par emploi de KCN (un bloqueur) ou de CCCP (un découplant) notamment, n’a pas révélé de variations de la pO2 mesurable en spectrofluorimétrie.
En revanche, la stimulation par l'acétylcholine de l'enzyme extramitochondriale NO synthase, grande consommatrice d'oxygène, s'est révélée déclencher une baisse de la pO2 intracellulaire mesurable à l'aide de notre technique.

A la lumière de nos données et des données de la littérature, nous estimons possible que la diffusion très rapide de l'oxygène compense largement sa consommation cellulaire due à la respiration mitochondriale au niveau basal ou sous stimulation.
En revanche, des consommations d'oxygène de plus grande ampleur, comme lors de l'élévation d'activité de la NO synthase des cellules endothéliales, ne pourraient être compensées instantanément, conduisant à une diminution temporaire de la pO2 intracellulaire.

Nos résultats suggèrent enfin qu'il sera possible à moyen terme de réaliser une cartographie intracellulaire de l’oxygène.

Article issu de ce travail

Publication

Coste J.Lien vers l'article
Coste J. et al., Biochemical and Biophysical Research Communications 2002
Article
, Vial JC., Faury G., Deronzier A., Usson Y., Robert-Nicoud M., Verdetti J. (2002) NO synthesis, unlike respiration, influences intracellular oxygen tension. Biochemical and Biophysical Research Communications 290(1), 97-104 [HAL Archives ouvertes: HAL
hal-01543002

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