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Gastroentérologie Clinique et Biologique
Vol 24, N° 3  - mai 2000
pp. 349-358
Doi : GCB-03-2000-24-3-0399-8320-101019-ART14
Vieillissement, alcool et mitochondries
 

Mise au point

Gastroentérologie clinique & biologique2000; 24: 349-358
© Masson, Paris, 2000

Bernard Fromenty (1), Abdellah Mansouri (1), Françoise Degoul (1), Christine Demeilliers (1), Isabelle Gaou (1), Dominique Pessayre (1)

(1)INSERM U481 et Centre Claude-Bernard sur les Hépatites Virales, Hôpital Beaujon, Clichy.

  • GÉNOME MITOCHONDRIAL ET PHOSPHORYLATION OXYDATIVE
    • ADN mitochondrial
    • Transfert des électrons dans la chaîne respiratoire mitochondriale
    • Potentiel de membrane mitochondrial
    • Synthèse mitochondriale d'ATP
  • MITOCHONDRIES ET ESPÈCES RÉACTIVES DE L'OXYGÈNE
    • Production d'espèces réactives de l'oxygène par la mitochondrie
    • Détoxication des espèces réactives de l'oxygène par la mitochondrie
  • MITOCHONDRIES ET VIEILLISSEMENT
    • Théorie mitochondriale du vieillissement
    • Altération du génome mitochondrial au cours du vieillissement
    • Altérations fonctionnelles et structurales des mitochondries au cours du vieillissement
    • Possibilité de vieillissement accéléré du génome mitochondrial
  • ALCOOL, ESPÈCES RÉACTIVES DE L'OXYGÈNE ET MITOCHONDRIES
    • Alcool et stress oxydant
    • Dégradation du génome mitochondrial après une cuite chez la souris
    • Mutations de l'ADN mitochondrial chez l'alcoolique
    • Effets de l'alcool sur la fonction mitochondriale
  • ALCOOL, ESPÈCES RÉACTIVES DE L'OXYGÈNE ET LÉSIONS HÉPATIQUES ALCOOLIQUES
    • Stéatose microvésiculaire
    • Hépatite alcoolique et cirrhose
  • CONCLUSIONS ET PERSPECTIVES

Mots clés : ADN. , Alcool. , Alcoolisme. , Apoptose. , Cytokines. , Hépatite. , Hépatotoxicité. , Mitochondrie. , Mutations. , Peroxydation. , Stéatose. , Stress oxydant. , Transition de perméabilité. , Vieillissement.

  • Ageing, alcohol and mitochondria

  • MITOCHONDRIAL GENOME AND OXIDATIVE PHOSPHORYLATION
    • Mitochondrial DNA
    • Electronic transfer within the respiratory chain
    • Mitochondrial membrane potential
    • Mitochondrial ATP synthesis
  • MITOCHONDRIA AND REACTIVE OXYGEN SPECIES
    • Mitochondrial production of reactive oxygen species
    • Detoxication of reactive oxygen species within the mitochondria
  • MITOCHONDRIA AND AGING
    • Mitochondrial theory of ageing
    • Mitochondrial DNA damage during the ageing process
    • Functional and structural damage to mitochondria during ageing
    • Possible premature ageing of the mitochondrial genome
  • ALCOHOL, REACTIVE OXYGEN SPECIES AND MITOCHONDRIA
    • Alcohol and oxidative stress
    • Mitochondrial DNA degradation after an alcoholic binge in mice
    • Mutations of the mitochondrial genome in alcoholic patients
    • Effects of alcohol on mitochondrial function
  • ALCOHOL, REACTIVE OXYGEN SPECIES AND ALCOHOL-INDUCED LIVER LESIONS
    • Microvesicular steatosis
    • Alcoholic hepatitis and cirrhosis
  • CONCLUSIONS AND PROSPECTS

Key words : Ageing. , Alcohol. , Alcoholism. , Apoptosis. , Cytokines. , DNA. , Hepatitis. , Hepatotoxicity. , Mitochondria. , Mutations. , Oxidative stress. , Permeability transition. , Peroxidation. , Steatosis.


Bien qu'une consommation faible d'alcool, en particulier sous forme de vin rouge (qui contient des anti-oxydants naturels), semble bénéfique à la santé (en diminuant notamment le risque de maladie coronarienne), l'abus d'alcool est, au contraire, responsable de diverses pathologies tissulaires : nerveuses, cardiaques, musculaires, pancréatiques et, surtout, hépatiques.

SUPPORT FINANCIER : Certains des travaux originaux cités dans cette revue ont bénéficiés, en partie, d'une aide financière de l'IREB (Institut de Recherches Scientifiques sur les Boissons).

En dépit (ou à cause) d'une littérature abondante, les mécanismes des lésions tissulaires alcooliques restent mal compris. D'innombrables effets métaboliques, toxiques et immunologiques de l'éthanol, de ses métabolites, ou de la stéatose ont été décrits, affectant diverses fonctions, régulations et structures cellulaires. Cette complexité gêne une compréhension claire des mécanismes principaux impliqués dans la survenue de lésions tissulaires chez l'alcoolique.

Au cours des dernières années, cependant, des données nouvelles sur le vieillissement oxydatif normal de l'ADN mitochondrial (ADNmt) et les effets de l'éthanol sur la formation d'espèces réactives de l'oxygène (EROs) semblent éclairer d'un jour nouveau le mécanisme de ces lésions alcooliques. Une formation accrue d'EROs chez l'alcoolique pourrait, d'une part engendrer un vieillissement prématuré de l'ADNmt et des fonctions mitochondriales, contribuant à la stéatose alcoolique, et, d'autre part déclencher, chez certains sujets, le développement progressif de lésions alcooliques chroniques, par la conjonction d'un effet possible sur la transition de perméabilité mitochondriale, d'une peroxydation démontrée des graisses accumulées et d'une production accrue de cytokines.

L'objet de cette mise au point est, en premier lieu, de rappeler le rôle des mitochondries comme génératrices et cibles des EROs au cours du processus de vieillissement normal et, en second lieu, de présenter les arguments expérimentaux et cliniques indiquant le rôle majeur d'une production accrue d'EROs dans le vieillissement accéléré des fonctions mitochondriales et la survenue de lésions hépatiques chez l'alcoolique.

Génome mitochondrial et phosphorylation oxydative

Les mitochondries sont des organelles cellulaires entourées de deux membranes : une membrane interne entourant la matrice mitochondriale et une membrane externe délimitant l'espace intermembranaire. Les mitochondries assurent l'essentiel de la production énergétique de la cellule, grâce à la chaîne respiratoire, associée à la membrane interne.

Les mitochondries sont dérivées de bactéries endosymbiotiques. Bien que la plupart des gènes bactériens aient été transférés au génome nucléaire de l'hôte, les mitochondries ont cependant conservé un génome propre, localisé dans la matrice mitochondriale et codant pour certaines des protéines de la chaîne respiratoire.

ADN mitochondrial

L'ADNmt est un ADN de petite taille (environ 16 kb), bicaténaire et circulaire, qui est présent à plusieurs centaines ou milliers de copies dans chaque cellule. En effet, il y a plusieurs copies d'ADNmt dans chaque mitochondrie, et des centaines de mitochondries par cellule. Normalement, ces copies ont toutes la même séquence, une homogénéité décrite sous le terme d'« homoplasmie ». Dans diverses conditions, cependant, une proportion variable de molécules d'ADNmt présente des mutations et l'on parle alors d'« hétéroplasmie » [1, 2]. Ces mutations peuvent être acquises (lors de la génération des ovocytes ou de l'embryon ou lors du vieillissement) ou peuvent être, au contraire, transmises par la mère, mais jamais par le père. En effet, l'ADNmt est exclusivement d'origine maternelle, les copies d'ADNmt provenant du père étant détruites après fécondation de l'oeuf par le spermatozoïde, et seules les mitochondries maternelles subissent une expansion clonale chez le foetus.

La réplication de l'ADNmt est dépendante de la polymérase g, qui est exclusivement localisée dans la mitochondrie. Lors de sa réplication, l'ADNmt, qui est normalement sous forme superenroulée, est d'abord transformé en molécule circulaire relachée, une forme topologique plus favorable à la synthèse d'ADN par la machinerie réplicative. Le génome mitochondrial se réplique même dans les cellules qui ne se divisent pas, car les mitochondries sont lentement renouvelées dans les cellules.

Le génome mitochondrial code pour 13 des protéines de la phosphorylation oxydative, ainsi que pour les 22 ARN de transfert et 2 ARN ribosomaux nécessaires à la synthèse de ces polypeptides dans la mitochondrie. Le génome mitochondrial est caractérisé par l'absence quasi-complète d'introns. La grande majorité de ce génome est impliquée dans la synthèse d'ARN messagers, d'ARN ribosomaux ou d'ARN de transfert, et toute mutation délétère apparaissant dans ces séquences peut altérer la synthèse protéique.

Les quelque 80 autres polypeptides de la chaîne respiratoire sont codés par le génome nucléaire. Ces polypeptides sont synthétisés dans le cytoplasme, puis importés dans les mitochondries et insérés dans la membrane mitochondriale interne, à l'exception du cytochrome c qui est localisé dans l'espace intermembranaire et est faiblement associé avec la membrane interne [3]. Toutes les protéines impliquées dans la réplication, la transcription, la réparation et la stabilité du génome mitochondrial sont également codées par le génome nucléaire et importées dans la matrice mitochondriale. Les nombreuses protéines assurant les divers autres métabolismes mitochondriaux (b-oxydation, cycle de Krebs, cycle de l'urée) sont semblablement codées par le génome nucléaire et secondairement importées dans la matrice ou les membranes mitochondriales.

Des mutations du génome nucléaire ou du génome mitochondrial peuvent diminuer la synthèse des polypeptides de la chaîne respiratoire et entraîner des maladies regroupées sous le terme de cytopathies mitochondriales [3, 4]. Ces maladies sévères sont dues à un défaut de la production d'énergie dans la mitochondrie.

Transfert des électrons dans la chaîne respiratoire mitochondriale

Le NADH et le FADH2 générés par la b-oxydation des acides gras et le cycle de Krebs transfèrent leurs électrons à la chaîne respiratoire, régénérant ainsi les cofacteurs oxydés (NAD+ et FAD) nécessaires à la poursuite de nouveaux cycles de ces voies métaboliques.

La chaîne respiratoire mitochondriale proprement dite est constituée de quatre complexes multiprotéiques, numérotés de I à IV. Les électrons provenant du NADH et du FADH2 sont initialement transférés, respectivement au complexe I et au complexe II. Les électrons sont alors transférés successivement au coenzyme Q, puis au complexe III, au cytochrome c, et enfin au complexe IV (cytochrome c oxydase), où ils se combinent avec l'oxygène et des protons pour former de l'eau. Le transfert des électrons le long de la chaîne respiratoire mitochondriale permet la constitution du potentiel de membrane mitochondrial nécessaire à la synthèse d'ATP [2].

Potentiel de membrane mitochondrial

Au niveau de trois sites dits « de couplage » (complexes I, III et IV), le transfert des électrons le long de la chaîne respiratoire est couplé à l'éjection de protons (issus des cofacteurs réduits) depuis la matrice mitochondriale jusqu'à l'espace intermembranaire. Ce transfert de protons crée un important potentiel électrochimique de part et d'autre de la membrane interne mitochondriale [2]. La génération de ce potentiel est indispensable, non seulement à la synthèse d'ATP (cf. infra), mais aussi à l'importation de certaines préprotéines dans la mitochondrie et à des échanges ioniques (K+, Ca2+) à travers la membrane mitochondriale interne.

Une chute importante du potentiel de membrane mitochondrial, quelle qu'en soit l'origine, abolit la synthèse d'ATP [5] et entraîne une nécrose cellulaire [6]. Par ailleurs, la baisse du potentiel de membrane est l'un des multiples signaux susceptibles d'activer l'ouverture du pore dit de transition de perméabilité mitochondriale [7, 8]. Ce pore est également ouvert par le calcium, les EROs, ou l'activation des caspases et de BID par certaines cytokines. L'ouverture de ce pore engage l'hépatocyte soit vers l'apoptose soit vers la nécrose, selon l'état énergétique résiduel [8, 9, 10].

Synthèse mitochondriale d'ATP

Le potentiel électrochimique de la membrane mitochondriale interne représente une énergie potentielle qui est utilisée secondairement pour synthétiser l'ATP. Cette synthèse est effectuée par le complexe V de la « chaîne respiratoire » (ce dernier terme étant alors utilisé au sens large). Ce complexe V, encore appelé ATP synthase, est constitué de deux sous-unités, F0 et F1. La sous-unité F0 constitue un canal à protons enchassé dans la membrane interne mitochondriale. La ré-entrée de protons à travers ce canal libère de l'énergie, qui est utilisée par la sous unité F1 de l'ATP synthase pour phosphoryler l'ADP en ATP [2].

Tous les tissus n'ont pas les mêmes capacités de phosphorylation oxydative. Pour certains d'entre eux, la glycolyse anaérobie est une source importante ou exclusive d'énergie (globules rouges, par exemple). Au contraire, la synthèse mitochondriale d'ATP est indispensable pour maintenir les fonctions cellulaires du foie, du coeur, du muscle, du cerveau, des nerfs et des reins. Dans ces organes, une réduction majeure de la phosphorylation oxydative entraîne un dysfonctionnement cellulaire sévère (se traduisant par des manifestations cliniques polymorphes), et au niveau hépatique peut survenir une nécrose tissulaire suivie de fibrose [2, 6, 10, 11].

Mitochondries et espèces réactives de l'oxygène

Production d'espèces réactives de l'oxygène par la mitochondrie

Bien que la majorité des électrons transférés à la chaîne respiratoire migre tout le long de la chaîne respiratoire, jusqu'à la cytochrome c oxydase, où ils réagissent sans danger avec l'oxygène et des protons pour former de l'eau, une partie des électrons, cependant, réagit, plus en amont, avec l'oxygène pour former l'anion superoxyde et diverses EROs. Cette production d'anion superoxyde se fait principalement au niveau des complexes I et III de la chaîne respiratoire. Il est maintenant admis que les mitochondries sont la principale source endogène d'EROs dans les cellules [12, 13]. Il a été estimé que 1 à 4 % de l'oxygène utilisé au niveau de la mitochondrie est transformé en EROs et qu'une seule mitochondrie produit 10 millions de radicaux superoxydes par jour [14]. Le prix à payer pour l'énergie que nous donne la phosphorylation oxydative mitochondriale est donc une formation importante d'EROs menaçant l'intégrité des constituants cellulaires.

Détoxication des espèces réactives de l'oxygène par la mitochondrie

Une telle production d'EROs ne pourrait être compatible avec la vie, même brève, sans la présence dans la mitochondrie d'enzymes de détoxication. L'anion superoxyde est d'abord dismuté en peroxyde d'hydrogène par la superoxyde dismutase à manganèse (Mn-SOD), une enzyme localisée dans la matrice mitochondriale. La MnSOD joue un rôle majeur dans la lutte antioxydante. Son inactivation par recombinaison homologue entraîne des lésions de plusieurs organes, y compris le foie, chez la souris [15, 16]. Le peroxyde d'hydrogène (ou eau oxygénée) généré par la Mn-SOD est ensuite dégradé en eau grâce à la glutathion peroxydase mitochondriale, avec oxydation concomitante du glutathion réduit (GSH) mitochondrial en glutathion oxydé (GSSG). Ce dernier est finalement réduit par le NADPH et la glutathion réductase, régénérant ainsi le GSH nécessaire à la poursuite de l'activité de la glutathion peroxydase. La glutathion peroxydase joue également un rôle indispensable dans la neutralisation du peroxyde d'hydrogène dans le foie, car il n'y a pas de catalase dans les mitochondries hépatiques [17].

Pour être protecteur, ce système nécessite absolument que l'eau oxygénée formée par la Mn-SOD soit immédiatement détoxifiée par la glutathion peroxydase. En effet, le peroxyde d'hydrogène, s'il n'est pas dégradé par la glutathion peroxydase, peut former le radical hydroxyle par la réaction de Fenton catalysée par le Fe2+ ou le Cu+. Du fait de la forte réactivité du radical hydroxyle avec les macromolécules (lipides, protéines, et ADN), toute augmentation du peroxyde d'hydrogène et/ou de métal catalytique (fer ou cuivre) a des conséquences toxiques sur les fonctions mitochondriales. Des lésions oxydatives des mitochondries sont observées dans les maladies de Friedreich [18] ou de Wilson [19], caractérisées, respectivement, par une accumulation de fer et de cuivre dans la mitochondrie.

Mitochondries et vieillissement

Théorie mitochondriale du vieillissement

Le vieillissement est un phénomène complexe et encore mal compris. Plusieurs théories, non mutuellement exclusives, ont été suggérées. L'une de ces théories, proposée par Denham Harman il y a plus de quarante ans, postule que le vieillissement est la conséquence d'une altération progressive des constituants cellulaires sous l'effet des radicaux libres et des EROs [20]. Au cours de la dernière décennie, la mitochondrie a été placée au centre de cette théorie « radicalaire » du vieillissement après qu'il a été compris que la chaîne respiratoire mitochondriale assure l'essentiel de la formation d'EROs dans la cellule [12, 13].

Les principaux arguments en faveur de cette théorie mitochondriale du vieillissement sont les suivants

  1. la longévité des espèces animales est inversement corrélée à l'activité métabolique de ces espèces et à la production d'EROs par leurs mitochondries [12] ;
  2. une restriction calorique a pour conséquence une baisse du métabolisme basal, une moindre production d'EROs par les mitochondries, une diminution des altérations oxydatives cellulaires et une augmentation de la durée de vie des animaux [12, 21] ;
  3. la surexpression de la superoxyde dismutase à Cu-Zn et de la catalase, deux enzymes impliquées respectivement dans l'élimination de l'anion superoxyde et du peroxyde d'hydrogène, retarde l'apparition des altérations oxydatives et allonge la durée de vie chez la drosophile transgénique [22] ;
  4. des travaux réalisés chez l'homme sur des pathologies associées à un vieillissement prématuré (syndrome de Werner ou trisomie 21) suggèrent l'implication d'une altération des capacités cellulaires d'élimination des EROs ou de réparation des lésions oxydatives de l'ADN [23].

Altérations du génome mitochondrial au cours du vieillissement

Au cours du viellissement, les mitochondries sont à la fois sources et cibles des EROs. L'ADNmt accumule 16 fois plus de 8-hydroxydésoxyguanosine (8-OH-dG), une base oxydée, que l'ADN nucléaire [24]. Cette sensibilité particulière au stress oxydant de l'ADNmt a été confirmée par diverses autres études [25, 26]. Cette oxydation préférentielle pourrait être la conséquence de l'absence de protection de l'ADNmt par les histones et, surtout, de la proximité de cet ADN avec la chaîne respiratoire. Lors de certaines étapes de son cycle réplicatif, le génome mitochondrial pourrait même être attaché à la membrane mitochondriale interne, et donc en contact immédiat avec la source principale d'EROs dans la cellule [2]. Certaines de ces espèces, comme le radical hydroxyle, ont une très forte réactivité et une demi-vie brève, de sorte que les constituants situés à proximité sont sélectivement oxydés.

Bien que certains systèmes de réparation de l'ADN soient absents dans la mitochondrie, la réparation des lésions oxydatives semble y être aussi efficace que dans le noyau [27]. De ce fait, dans leur grande majorité, les lésions oxydatives de l'ADNmt sont efficacement réparées, ou remplacées par la synthèse de novo de nouvelles molécules d'ADNmt sans entraîner de mutations. Cependant, la répétition quotidienne de ces lésions tout au long de la vie augmente fortement la probabilité qu'une lésion oxydative d'une base nucléique aboutisse un jour à une mutation ponctuelle, ou qu'une cassure de l'ADNmt entraîne une délétion du génome mitochondrial.

Dans de nombreuses espèces animales incluant l'homme, l'ADNmt accumule effectivement diverses mutations hétéroplasmiques au cours du vieillissement. A l'opposé des cytopathies mitochondriales où, habituellement, une seule mutation de l'ADNmt est observée, au contraire, le vieillissement est caractérisé par la présence simultanée de multiples mutations de ce génome, incluant diverses mutations ponctuelles et diverses délétions [28, 29]. Bien que l'on ait longtemps pensé que ces mutations liées au vieillissement n'impliquaient qu'une faible proportion de l'ADNmt, il a été récemment montré que le pourcentage de certaines mutations ponctuelles pouvait atteindre jusqu'à 50 % des copies du génome mitochondrial, au moins dans une région non-codante permettant probablement une accumulation de mutations sans conséquences délétères notables [30].

Ces délétions et mutations ponctuelles s'accumulent tout particulièrement dans les tissus ayant à la fois une forte activité métabolique et une absence de division cellulaire, comme le cerveau, le coeur ou les muscles squelettiques [31, 32]. Malgré une importante activité métabolique, le foie accumule une moindre proportion de mutations que les muscles ou le cerveau chez l'homme [31, 33]. Des différences de protection antioxydante et/ou de réparation de l'ADNmt pourraient être envisagées. Il est tentant de suggérer, cependant, que le renouvellement régulier des hépatocytes puisse permettre une élimination partielle des génomes mutés. Les cellules dont l'ADNmt est très endommagé pourraient ne pas se diviser et/ou subir une apoptose préférentielle, en sorte que les génomes mutés seraient en partie éliminés. Cet équilibre entre apparition et élimination des mutations pourrait maintenir un niveau plus faible de mutations délétères dans les organes dont les cellules se renouvellent par rapport aux organes dont les cellules ne sont pas éliminées.

Un même mécanisme de sélection pourrait « purifier » l'ADNmt au cours de l'embryogenèse. Sur les 100 000 génomes mitochondriaux de l'ovocyte fécondé, seulement un nombre limité (1 à 10) est amplifié dans le foetus. Ce goulet d'étranglement semble conduire à une amplification sélective des génomes mitochondriaux non altérés. En effet, les mutations et les lésions oxydatives de l'ADNmt de l'adulte ne sont pas retrouvées chez les nouveau-nés (ou sont détectées en très faible proportion), et s'accumulent ensuite progressivement au cours de la vie. C'est le cas des 8-OH-dG, des délétions et de quelques mutations ponctuelles pour lesquelles une accumulation exponentielle a été décrite au cours du vieillissement [33].

Cette accumulation exponentielle pourrait s'expliquer par un cercle vicieux, où les mutations précédemment accumulées augmenteraient la formation mitochondriale d'EROs et donc l'apparition de nouvelles mutations. En effet, lorsque l'accumulation de mutations de l'ADNmt finit par affecter un pourcentage important des copies d'ADNmt, cela a pour conséquence une diminution de la synthèse des polypeptides de la chaîne respiratoire codés par le génome mitochondrial, bloquant ainsi le transfert des électrons dans la chaîne respiratoire. Les composants de la chaîne situés plus en amont sont alors exagérément réduits et transfèrent directement leurs électrons à l'oxygène moléculaire, augmentant ainsi la formation basale d'EROs. Une majoration de la production mitochondriale d'EROs est effectivement observée lorsque le flux électronique est bloqué dans la chaîne respiratoire, au cours des cytopathies mitochondriales [34] ou en présence d'inhibiteurs de la chaîne respiratoire [35].

Outre ces lésions oxydatives aiguës et ces mutations, des variations de la quantité d'ADNmt ont été rapportées au cours du vieillissement, avec cependant des résultats divergents. Alors que certains travaux rapportent une diminution progressive mais modérée de la quantité d'ADNmt dans différents tissus dont le foie [36, 37], au contraire, d'autres études concluent à une augmentation compensatoire du nombre de copies d'ADNmt par cellule [38]. Deux mécanismes ayant des effets opposés pourraient expliquer ces contradictions apparentes. D'une part, des endonucléases pourraient dégrader rapidement les molécules d'ADNmt présentant des lésions oxydatives sévères (multiples bases oxydées, cassures), tendant à dépléter l'ADNmt. A l'opposé, la diminution du potentiel énergétique cellulaire peut entraîner une réplication accrue de l'ADNmt, compensant, par une plus grande quantité d'ADNmt total, l'inefficacité des génomes mitochondriaux oxydés ou mutés. La prépondérance de l'un ou l'autre de ces effets (direct et compensateur) selon l'espèce, le temps et/ou le tissu étudié pourrait expliquer les résultats divergents des études ayant quantifié l'ADNmt au cours du vieillissement.

En ce qui concerne les transcrits mitochondriaux, par contre, il semble établi qu'ils sont diminués au cours de la sénescence, indiquant une altération de la transcription de l'ADNmt [39, 40].

Altérations fonctionnelles et structurales des mitochondries au cours du vieillissement

La diminution des transcrits mitochondriaux au cours du vieillissement devrait diminuer la synthèse des polypeptides de la chaîne respiratoire codés par l'ADNmt. Outre ces effets secondaires aux lésions de l'ADNmt, une atteinte oxydative directe des protéines mitochondriales (qu'elles soient codées par l'ADNmt ou l'ADN nucléaire) survient également. En effet, l'ADNmt n'est pas le seul constituant mitochondrial altéré par les EROs au cours du vieillissement. Dans de nombreux tissus incluant le foie, les mitochondries des animaux ou des sujets âgés présentent une élévation des groupements carbonyles des protéines (un indice d'oxydation protéique), une augmentation des lipides peroxydés (un indice de peroxydation lipidique), une baisse du contenu membranaire en cardiolipine (un phospholipide primordial pour l'activité de la chaîne respiratoire), une altération de la fluidité membranaire et une diminution de l'activité de la chaîne respiratoire ainsi que du potentiel de membrane [13, 41, 42, 43]. Une diminution des capacités hépatiques de la b-oxydation mitochondriale des acides gras est également observée, suggérant une altération des enzymes impliquées dans la b-oxydation et/ou l'activation et la pénétration des acides gras dans la mitochondrie [44, 45].

Morphologiquement, on observe, au cours du vieillissement, une diminution du nombre des mitochondries hépatiques, une augmentation du volume de ces mitochondries, une diminution de la surface des crêtes mitochondriales (siège de la phosphorylation oxydative) et, parfois, la présence d'inclusions anormales dans la matrice [43, 44, 45]. Le(s) mécanisme(s) conduisant à l'augmentation de taille des mitochondries sont mal connus. La peroxydation lipidique des membranes mitochondriales [46] et/ou le phénomène de transition de perméabilité [47] pourraient être impliqués.

Une augmentation marquée du glutathion oxydé (GSSG) associée à une baisse du glutathion réduit (GSH) est observée dans les mitochondries hépatiques de souris et de rats âgés [48]. L'augmentation du rapport GSSG/GSH est corrélée avec l'accumulation de bases oxydées dans l'ADNmt [48]. D'autres systèmes antioxydants semblent être modifiés. Par exemple, une élévation des quantités de Mn-SOD hépatique est retrouvée chez le rat et chez l'homme âgé [49]. La Mn-SOD est induite par le stress oxydatif, et son élévation est théoriquement protectrice. Il est cependant possible que cette élévation de la Mn-SOD puisse aggraver encore le stress oxydant, si le peroxyde d'hydrogène formé par la dismutation de l'anion superoxyde n'est pas très rapidement converti en eau par la glutathion peroxydase. L'activité de cette deuxième enzyme pourrait être affectée par la diminution du rapport GSH/GSSG.

Possibilité de vieillissement accéléré

Bien qu'il soit probablement inéluctable, le vieillissement est plus ou moins rapide selon les sujets, suggérant que des causes génétiques ou environnementales pourraient l'accélérer.

Au cours de la maladie de Wilson, des mutations d'un gène nucléaire codant pour une ATPase canaliculaire diminuent l'excrétion du cuivre dans la bile et entraînent son accumulation dans le foie, notamment dans la mitochondrie. Le cuivre est un puissant générateur du radical hydroxyle, qui pourrait endommager précocement l'ADNmt. Malgré leur très jeune âge, la moitié des sujets atteints de maladie de Wilson que nous avons étudiés présentaient déjà une ou plusieurs délétions de l'ADNmt [19]. Dans cette maladie, des mutations héréditaires d'un gène nucléaire entraînent donc des mutations somatiques acquises du génome mitochondrial.

Une autre cause de vieillissement prématuré de l'ADNmt pourrait être l'intoxication alcoolique.

Alcool, espèces réactives de l'oxygène et mitochondries

Alcool et stress oxydant

L'éthanol est responsable d'un important stress oxydant lié à la production de radicaux libres dérivés de l'alcool (radicaux éthoxyle et a ou b-hydroxyéthyle) et, surtout, à une augmentation de la formation des diverses EROs, incluant l'anion superoxyde, le peroxyde d'hydrogène et le radical hydroxyle [50, 51]. Dans l'hépatocyte, cette production accrue de radicaux libres et d'EROs a lieu au niveau des mitochondries, du réticulum endoplasmique et du cytosol [51, 52].

Dans les mitochondries, la production accrue d'EROs pourrait avoir lieu au niveau de la chaîne respiratoire [51, 53] et de la NADH-cytochrome c réductase insensible à la roténone, une enzyme de la membrane mitochondriale externe [54].

Dans le réticulum endoplasmique, le cytochrome P450 2E1 métabolise l'alcool et est induit par l'alcool. Ce cytochrome P450 est une source à la fois d'EROs et des radicaux libres issus de l'oxydation de l'alcool.

Au niveau cytosolique, la xanthine oxydase oxyde l'acétaldehyde et peut générer l'anion superoxyde. Surtout, le métabolisme de l'alcool transforme le NAD+ en NADH. L'élévation du rapport NADH/NAD+ entraîne un relargage de fer par la ferritine avec réduction du fer ferrique en fer ferreux, lequel catalyse alors la transformation du peroxyde d'hydrogène en radical hydroxyle [55, 56].

Les données de la littérature ne permettent pas d'apprécier le rôle respectif joué par ces divers sites dans la génération des EROs ni leur migration éventuelle dans l'hépatocyte. En ce qui concerne la toxicité mitochondriale, il est vraisemblable qu'il y a augmentation de la concentration intramitochondriale des EROs les plus réactives, comme le radical hydroxyle, qui est peu capable de diffuser et a une très grande réactivité avec les composants mitochondriaux [57, 58]. Ceci ne préjuge pas, cependant, du site initial où sont formés les précurseurs de cette espèce particulièrement réactive. Par exemple, la formation locale de radical hydroxyle pourrait s'expliquer par l'entrée dans la mitochondrie, d'une part du peroxyde d'hydrogène formé dans le cytoplasme et, d'autre part, du fer ferreux initialement libéré dans le cytosol [17]. Un déséquilibre entre la formation mitochondriale d'H2O2 par la Mn-SOD et sa détoxication par la glutathion peroxydase est également envisageable. La Mn-SOD est induite par le stress oxydatif, et est effectivement induite par l'alcoolisation chez le rat [59], encore que des résultats opposés aient été rapportés chez la souris [60]. L'activité de la glutathion peroxydase dépend du GSH. Or, la consommation chronique d'alcool diminue l'entrée du glutathion cytosolique dans la mitochondrie et donc le pool mitochondrial de cet antioxydant [61]. Cette déplétion du glutathion mitochondrial s'accompagne effectivement d'une augmentation de la peroxydation lipidique et d'altérations de la fonction mitochondriale [62].

Dégradation du génome mitochondrial après une cuite chez la souris

La formation accrue d'EROs lors de l'intoxication alcoolique pouvait faire envisager des effets néfastes sur l'ADNmt. Nous avons étudié chez la souris les effets sur l'ADN de l'administration intragastrique d'une dose unique d'alcool (5 g/kg). Cette intoxication aiguë entraînait des concentrations plasmatiques initiales d'alcool de 4 g/L. Ce traitement ne modifiait pas la quantité ou l'intégrité de l'ADN nucléaire hépatique, mais entraînait des modifications majeures de l'ADNmt [63]. Deux heures après l'alcoolisation, il y avait une disparition presque totale de la forme superenroulée de l'ADNmt, avec augmentation concomitante de la proportion d'une forme linéarisée de pleine taille et de fragments plus petits. Ces résultats indiquaient que de nombreuses molécules d'ADNmt avaient subi des cassures, responsables de la linéarisation et fragmentation plus poussée du génome mitochondrial.

La présence de lésions de l'ADNmt hépatique était confirmée par des expériences comparant l'amplification par PCR d'un fragment long (environ 8600 pb) et d'un fragment court (environ 300 pb) de l'ADNmt. Les lésions oxydatives de l'ADN, telles qu'une cassure unique ou des sites abasiques nombreux (sites où il y a eu perte de base purique ou pyrimidique) empêchent la progression de la polymérase lors de la réaction PCR. Pour un long fragment d'ADN, la probabilité est grande qu'il y ait au moins une de ces lésions bloquant la progression de la polymérase. L'intoxication alcoolique bloquait effectivement l'amplification d'un long fragment d'ADNmt par PCR longue [63]. Au contraire, pour un court fragment d'ADN, la probabilité de lésion interrompant la progression de la polymérase est beaucoup plus faible. Un court fragment d'ADNmt était normalement amplifié chez les animaux intoxiqués [63].

Les génomes mitochondriaux fortement oxydés sont probablement dégradés par des endonucléases. Concomitamment aux lésions oxydatives décrites ci-dessus, on observait une déplétion de 51 % de l'ADNmt deux heures après l'intoxication alcoolique. Cette déplétion de l'ADNmt hépatique était totalement prévenue par un prétraitement par le 4-méthylpyrazole, un inhibiteur à la fois de l'alcool déshydrogénase et du cytochrome P-450 2E1 [63]. Ce résultat démontrait que ce n'était pas l'alcool lui-même, mais son métabolisme qui endommageait l'ADNmt. Par ailleurs, la déplétion de l'ADNmt était concomitante d'une importante peroxydation lipidique et était prévenue par un anti-oxydant puissant, la mélatonine, suggérant le rôle des EROs dans cette dégradation [63].

L'étude de l'incorporation in vivo de thymidine tritiée dans l'ADNmt hépatique montrait une forte augmentation de cette incorporation entre la 2e et la 10e heure suivant l'intoxication alcoolique, indiquant une intense activité de réparation/réplication. Effectivement, la déplétion et les anomalies structurales de l'ADNmt étaient corrigées très rapidement dans ce modèle d'intoxication aiguë.

De ce fait, la diminution des transcrits mitochondriaux était très transitoire. Du fait de la longue durée de vie des polypeptides de la chaîne respiratoire, la diminution transitoire de leur synthèse n'avait pas de répercussion notable sur la respiration mitochondriale.

Contrastant avec la restauration très rapide de l'ADNmt observée après une dose unique d'alcool, des travaux en cours au laboratoire indiquent que la répétition de l'alcoolisation entraîne une déplétion de l'ADNmt qui se prolonge plusieurs jours après la dernière dose. Des études sont en cours pour comprendre la ou les raison(s) de cette déplétion persistante. Une déplétion de l'ADNmt hépatique chez des rats soumis à une alcoolisation chronique par de faibles doses d'alcool vient d'être décrite par d'autres auteurs [37] et une forte augmentation du contenu de l'ADNmt en 8-OH-dG a été rapportée chez des rongeurs soumis à une intoxication alcoolique chronique [64, 65].

Mutations de l'ADN mitochondrial chez l'alcoolique

Avant même la réalisation du travail chez la souris [63], nous avions fait l'hypothèse que l'intoxication alcoolique pourrait accélérer l'apparition de mutations au niveau de l'ADNmt, du fait de la formation accrue d'EROs et de la sensibilité de l'ADNmt au stress oxydant. Pour démontrer ce vieillissement oxydatif accéléré de l'ADNmt, nous avons initialement recherché une délétion de 4977 pb dans le foie de sujets alcooliques [66]. Cette large délétion est encore appelée « délétion commune » car elle est souvent rencontrée chez les sujets âgés [31, 32], ainsi que dans certaines cytopathies mitochondriales [1, 14]. Ultérieurement, ce travail a été complété en recherchant diverses autres délétions de grande taille dans l'ADNmt de ces sujets [67]. Des délétions uniques ou multiples de l'ADNmt hépatique étaient présentes chez 24 % de l'ensemble des sujets alcooliques et chez 3 % seulement des sujets témoins de même âge [66, 67].

Ces délétions de l'ADNmt étaient toutes encadrées par des séquences répétées de 3 à 13 pb [67]. De telles délétions pourraient être dues à un réappariement décalé entre deux séquences identiques mais distantes de plusieurs milliers de nucléotides, au cours de la réplication de l'ADNmt [68, 69]. Il a été suggéré que la présence d'une ou plusieurs cassures simple-brin de l'ADN (ou un blocage transitoire de la progression de la polymérase g sur l'ADNmt par des lésions oxydatives) pourrait conduire à la dégradation par des endonucléases de la boucle formée, sur la chaîne lourde, par ce réappariement décalé. Après ligation et terminaison de la réplication, on aboutirait ainsi, d'une part, à un génome mitochondrial entier (par réplication de la chaîne légère) et à un génome mitochondrial amputé d'une des deux séquences répétées et de tout l'ADN intercalaire (formé par la réplication de la chaîne lourde) [69]. Les lésions oxydatives (cassures et sites abasiques) que nous avons démontrées dans notre modèle murin [63] expliquent donc probablement l'apparition précoce de ces délétions de l'ADNmt hépatique chez l'alcoolique [66, 67, 70].

Bien qu'elles n'aient pas encore été recherchées, des mutations ponctuelles pourraient également survenir chez l'alcoolique. Chez l'animal intoxiqué, la production accrue d'EROs entraîne une augmentation du taux de 8-OH-dG et de sites abasiques [63, 64, 65]. Ces sites abasiques peuvent être la conséquence directe d'une attaque oxydative de l'ADN, ou résulter secondairement de l'action de glycosylases éliminant les bases oxydées, comme la 8-OH-dG [71]. Bien que le système de réparation par excision de base des mitochondries élimine en partie ces bases oxydées et ces sites abasiques, leur présence peut avoir des conséquences délétères pour la stabilité, la réplication et l'authenticité des génomes mitochondriaux.

Présents en grand nombre, les sites abasiques pourraient bloquer la réplication de l'ADNmt [72] et stimuler son clivage par les topoisomérases de type I et II [73]. Si les sites abasiques sont moins abondants, la progression de la polymérase g mitochondriale n'est pas totalement bloquée, et cette enzyme introduit alors systématiquement une adénine dans la chaîne d'ADNmt en cours d'élongation, en face du site abasique présent sur le brin d'ADN servant de matrice. Si la base qui était initialement présente au niveau de ce site abasique n'était pas une thymine, l'incorporation erronée d'une adénine crée une mutation ponctuelle [72].

Outre les sites abasiques, les bases oxydées sont également à l'origine de mutations ponctuelles. La polymérase g introduit systématiquement une adénine au lieu de la cytosine attendue en face des 8-OH-dG [72].

Effets de l'alcool sur la fonction mitochondriale

La mitochondrie est l'une des principales cibles de la toxicité hépatique de l'éthanol. L'alcool a des effets inhibiteurs et des effets toxiques sur la fonction mitochondriale.

Les effets inhibiteurs sont dus au métabolisme de l'alcool en acétaldéhyde puis en acétate. Ces deux oxydations s'accompagnent d'une réduction du NAD+ en NADH. La diminution du rapport NAD+/NADH est responsable de l'inhibition des métabolismes mitochondriaux dépendants du NAD+. La b-oxydation, le cycle de Krebs et l'oxydation de l'acide a-cétoisocaproïque (par une déshydrogénase) utilisent du NAD+, et sont rapidement et transitoirement inhibés lors du métabolisme de l'alcool [2, 74].

Les effets toxiques sur la fonction mitochondriale sont dus aux EROs, comme indiqué plus haut. Les conséquences fonctionnelles de ces effets toxiques diffèrent, cependant, en cas d'alcoolisation aiguë ou chronique.

En aigu, les lésions oxydatives de l'ADNmt sont, comme on l'a vu, fugaces. La diminution des transcrits mitochondriaux est transitoire. La chaîne respiratoire, dont les polypeptides ont une demi-vie longue, n'est guère affectée [63]. La réduction modeste (environ 15 %) de l'activité des complexes I et II observée dans notre étude s'explique plus par un effet direct des EROs sur les protéines et lipides hépatiques que par les effets sur l'ADNmt [63]. En effet, l'intoxication alcoolique aiguë entraîne une peroxydation des lipides mitochondriaux, une oxydation des protéines mitochondriales détectée par l'augmentation des groupements carbonyles, et une baisse du glutathion réduit [64, 75].

Au contraire, des données préliminaires du laboratoire indiquent qu'après des doses répétées d'alcool, les altérations de l'ADNmt sont plus persistantes, non seulement pendant l'alcoolisation, mais aussi après son arrêt. Un effet possible de l'alcool sur la réplication et/ou la réparation de l'ADNmt est en cours d'étude. L'altération chronique du génome mitochondrial laisse envisager des répercussions sur la fonction mitochondriale. Les données de la littérature indiquent effectivement une altération sévère de cette fonction. Une altération de la transcription et de la traduction de l'ADNmt hépatique est observée chez le rat [2, 76]. L'effet sur la traduction pourrait être lié à une diminution de certaines protéines ribosomales mitochondriales. La consommation chronique d'alcool altère nettement la respiration des mitochondries hépatiques. La respiration de stade 3 (stimulée par l'ADP) est fortement diminuée tandis que la respiration de stade 4 (respiration de repos) est moins affectée [2]. L'altération du transfert des électrons a été attribuée à une diminution des cytochromes de la chaîne respiratoire, en particulier du cytochrome aa3 [2, 77]. Le complexe V de la chaîne respiratoire (ou ATP synthase) est également altéré [2]. L'ensemble de ces anomalies pourrait expliquer la diminution importante (jusqu'à 50 %) des réserves hépatiques en ATP rapportée lors de l'intoxication alcoolique chronique [78, 79].

Une déplétion en glutathion [61, 62], des altérations ultrastructurales avec augmentation de la taille des mitochondries et raréfaction de leurs crêtes [46, 80], et une diminution de l'oxydation mitochondriale de l'acide a-cétoisocaproïque et des acides gras [81, 82] sont également observées dans les mitochondries hépatiques d'animaux soumis à une intoxication alcoolique chronique.

Alcool, espèces réactives de l'oxygène et lésions hépatiques alcooliques

Stéatose microvésiculaire

La prévalence de délétions de l'ADNmt dépendait du type de lésion hépatique chez nos malades alcooliques [66, 67, 70]. Les délétions étaient particulièrement fréquentes (85 %) chez les sujets ayant une stéatose microvésiculaire, et étaient également présentes, bien qu'avec une moindre prévalence (14 %) chez les alcooliques ayant une stéatose macrovacuolaire.

Les malades ayant une stéatose microvésiculaire due à d'autres causes (médicaments ou stéatose aiguë gravidique) n'avaient pas de délétions, excluant une relation de causalité dans le sens stéatose vers délétions. Au contraire, les stéatoses microvésiculaires sont la conséquence d'une altération profonde des fonctions mitochondriales [2, 5, 83]. En particulier, un stress oxydatif intense peut générer cette lésion. L'administration d'une seule dose de 2,2'-azobis-2-amidinopropane, un puissant générateur de radicaux libres, entraîne une diminution de la respiration mitochondriale hépatique, un gonflement mitochondrial et une stéatose microvésiculaire chez la souris [84]. Les souris dont le gène de la Mn-SOD a été inactivé par recombinaison homologue développent une cardiomyopathie dilatée, une dégénérescence du système nerveux central et une stéatose hépatique massive avec acidose métabolique [15, 16]. Chez ces souris éliminant moins les EROs, des anomalies ultrastructurales des mitochondries hépatiques et une diminution de l'activité de certaines enzymes de la chaîne respiratoire (succinate déshydrogénase) et du cycle de Krebs (aconitase) sont observées [15, 16].

L'association de délétions de l'ADNmt et de stéatose microvésiculaire semblait donc compatible avec une relation dans le sens inverse, à savoir des délétions expliquant (et/ou corrélées avec) une altération sévère de la fonction mitochondriale et donc la survenue de stéatose microvésiculaire. Cependant, les délétions observées n'affectaient qu'un nombre limité des génomes mitochondriaux, excluant leur effet direct sur la respiration et la fonction mitochondriale. Plus probablement, ces délétions de l'ADNmt ne font que réfléter l'intensité du stress oxydatif et ne représentent donc qu'une fraction des diverses altérations mitochondriales : lésions oxydatives immédiates du génome mitochondrial (bases oxydées, cassures), possibles mutations ponctuelles associées, oxydation des protéines de la chaîne respiratoire, et peroxydation des lipides de la membrane interne. L'ensemble de ces lésions oxydatives pourrait aboutir à une perturbation sévère de la fonction mitochondriale générant ainsi une stéatose microvésiculaire [67, 70].

Hépatite alcoolique et cirrhose

Alors que des délétions de l'ADNmt étaient observées chez des alcooliques ayant seulement une stéatose (surtout microvésiculaire, mais aussi macrovacuolaire), au contraire, ces délétions de l'ADNmt n'étaient pas détectées chez les malades présentant des lésions hépatiques plus évoluées, comme une hépatite alcoolique ou une cirrhose [66, 67]. Puisque ces dernières peuvent succéder à long terme à une stéatose microvésiculaire et/ou macrovacuolaire [85, 86], cela impliquait que les délétions de l'ADNmt aient pu être éliminées au cours de la progression de la maladie hépatique. Cette hypothèse est renforcée par l'observation que les mitochondries géantes observées chez certains sujets présentant une stéatose mixte d'origine alcoolique n'étaient plus retrouvées lorsque les malades avaient, des années plus tard, une fibrose, une stéatohépatite ou une cirrhose [85].

Une hypothèse de travail attrayante est que les hépatocytes présentant des mitochondries fortement endommagées pourraient subir préférentiellement la mort cellulaire, comme cela a été évoqué plus haut dans le cadre du vieillissement physiologique. Le stress oxydatif a un effet complexe sur le phénomène de transition de perméabilité mitochondriale (impliqué dans l'apoptose ou la nécrose) et la mort cellulaire qui peut en résulter [7, 8, 87]. D'une part, les EROs tendent à ouvrir le pore de transition de perméabilité et à déclencher ainsi la mort cellulaire. D'autre part, les EROs induisent NF-κB qui protège l'hépatocyte contre l'apoptose. Les hépatocytes soumis à un stress oxydant sont donc soumis à un équilibre précaire entre des facteurs pro- et anti-apoptotiques. Des changements assez mineurs pourraient faire basculer cet équilibre et conduir à la mort hépatocytaire.

Il est possible que dans une première partie de la vie d'un alcoolique, la mort cellulaire programmée soit efficacement prévenue. Ces malades accumuleraient alors des mutations de l'ADNmt et développeraient une stéatose mais pas d'hépatite alcoolique ou de cirrhose.

Ultérieurement (du fait de modifications de la consommation alcoolique, de déficits nutritionnels, de l'intervention de cytokines ou de réactions immunitaires, ou simplement de l'âge), certains de ces sujets ne seraient plus suffisamment protégés contre l'apoptose, et des lésions d'hépatite alcoolique apparaîtraient. Cette apoptose pourrait affecter électivement les hépatocytes présentant les lésions les plus sévères de l'ADNmt, d'une part parce que ces lésions augmentent la formation mitochondriale d'EROs (comme expliqué plus haut) et, d'autre part, parce qu'elles peuvent abaisser le potentiel de membrane. A la fois les EROs et la baisse du potentiel de membrane favorisent l'ouverture du pore de transition de perméabilité mitochondriale et la mort hépatocytaire. Dans cette deuxième phase de la maladie alcoolique, les délétions de l'ADNmt seraient ainsi éliminées, tandis qu'apparaîtrait une hépatite alcoolique.

Outre la mort hépatocytaire, les lésions de stéatohépatite alcoolique comportent des corps de Mallory (constitués par des éléments du cytosquelette agrégés par des liaisons en pont), une fibrose ou une cirrhose (dues à l'activation des cellules périsinusoïdales et la synthèse de collagène par ces cellules), et un infiltrat inflammatoire à polynucléaires. En sus de leurs effets directs probables sur le pore de transition de perméabilité, les EROs pourraient contribuer à ces lésions par deux autres mécanismes concomitants.

En premier lieu, la formation accrue d'EROs s'accompagne d'une intense peroxydation lipidique chez l'animal intoxiqué [88] et l'homme alcoolique [89]. La peroxydation lipidique peut contribuer à la mort hépatocytaire, soit directement, soit en formant du malondialdéhyde (MDA) et du 4-hydroxynonénal (HNE). Ces deux aldéhydes réactifs peuvent être directement toxiques ou générer une réaction immunitaire en se fixant sur, et en modifiant, les protéines hépatiques. Le MDA et le HNE sont des molécules bifonctionnelles, capables de réagir avec, et donc ponter, deux protéines. Ces liaisons en pont pourraient contribuer à la formation des corps de Mallory, qui sont principalement formés de cytokératines agrégées. Le MDA et le HNE stimulent, par ailleurs, la synthèse de collagène par les cellules périsinusoïdales, tandis que le HNE a un pouvoir chémo-attracteur pour les polynucléaires neutrophiles [86].

Une formation accrue d'EROs augmente concomitamment la synthèse de diverses cytokines, non seulement par les cellules de Kupffer, mais aussi par les hépatocytes eux-mêmes. Le ligand de Fas (Fas L) n'est normalement pas exprimé par les hépatocytes, qui expriment par contre Fas (le récepteur de ce ligand). La non-expression de Fas L empêche les hépatocytes de se détruire les uns les autres. Par contre, dans des conditions de stress oxydatif chronique, comme la maladie de Wilson ou l'alcoolisme, le ligand de Fas est exprimé à la surface des hépatocytes humains [8, 90]. Fas L sur un hépatocyte peut alors activer Fas sur un autre hépatocyte, entraînant une apoptose fratricide. L'alcoolisme chronique augmente également la synthèse de TNF-a, TGF-b et IL-8. TNF-a et TGF-b sont apoptogènes, et TGF-b induit la transglutaminase. Cette enzyme réalise des liaisons en pont (g glutamyl lysine) entre les protéines et pourrait contribuer à la formation des corps de Mallory. L'IL-8, enfin, est un puissant agent chémo-attracteur pour les polynucléaires neutrophiles humains.

Conclusions et perspectives

L'idée moralisatrice qu'il suffit de ne pas boire pour prévenir les lésions alcooliques a asséché, au cours de la dernière décennie, le financement des recherches dans ce domaine en France, au profit de maladies génétiques rarissimes, mais n'impliquant pas cette notion de punition méritée.

Cette vision moralisatrice, cependant, n'a pas asséché la soif des malades, et l'abus d'alcool reste un problème majeur de santé publique. Ce constat d'échec devrait conduire à s'intéresser à la prévention possible de ces lésions chez l'alcoolique impénitent.

La prévention des lésions tissulaires alcooliques implique d'en connaître le mécanisme. Malgré de multiples travaux anciens sur les effets de l'alcool sur la biochimie, l'ultrastructure, la biologie cellulaire et la fonction des hépatocytes, le mécanisme des lésions tissulaires alcooliques est longtemps resté assez nébuleux. Trois découvertes récentes, cependant, offrent un fil directeur nouveau permettant une vue plus claire de ces lésions

  1. les mitochondries jouent un rôle majeur dans la formation d'EROs et le vieillissement ;
  2. le métabolisme de l'alcool entraîne un important stress oxydatif altérant les divers composants mitochondriaux ;
  3. les mitochondries sont également impliquées dans la décision de vie ou de mort cellulaire, par fermeture ou ouverture du pore de transition de perméabilité.

Ces données nouvelles et nos premiers résultats conduisent à l'hypothèse de travail suivante. La formation accrue d'EROs chez l'alcoolique pourrait, d'une part, engendrer un vieillissement prématuré de l'ADNmt et des fonctions mitochondriales, contribuant à la stéatose alcoolique, et, d'autre part, déclencher les lésions alcooliques chroniques par la conjonction d'un effet possible sur le pore de transition de perméabilité mitochondriale, d'une peroxydation des graisses accumulées et d'une production accrue de cytokines.

Ce fil directeur nouveau devrait permettre maintenant des progrès rapides sur le mécanisme de ces lésions, les polymorphismes génétiques probablement impliqués, et la prévention des lésions tissulaires chez l'alcoolique impénitent. Les effets spectaculaires de la mélatonine dans notre modèle murin suggèrent qu'une telle prévention est, au moins, envisageable. Les mécanismes étant voisins, tout progrès en ce domaine aura des implications immédiates pour le vieillissement physiologique et certains aspects des cytopathies mitochondriales innées.

Il semble donc logique d'espérer que ce domaine de recherche (trop longtemps négligé) suscitera un regain d'intérêt (et de financement) dans les années à venir.



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