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Renforcer la mitochondrie

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Petit élément – ou organite – que l’on trouve au cœur de chacune de nos cellules, il est chargé de produire l’énergie nécessaire au fonctionnement de chacune d’entre elles, sous forme d’adénosine triphosphate ou ATP. Ainsi, on estime qu’un homme de 70 kg utilise 70 kg d'ATP en 24 heures. On en dénombre entre 1000 et 3000 par cellules et elles seront plus nombreuses dans les tissus qui consomment beaucoup d’énergie comme les muscles squelettiques. Il possède toutefois de nombreux autres rôles, ce qui en fait un organite fondamental à l’organisme. Comment augmenter et optimiser le fonctionnement de la mitochondrie au sein de l'organisme ?

Origine et définition

Schéma d'une mitochondrie : comment augmenter et optimiser sa production ?

Elle est née il y a environ 1,45 milliards d'années1. Plusieurs théories sont actuellement à l’étude mais la plus communément admise est celle de l’endosymbiose proposée par la biologiste Lynn Margulisen en 1967. Elle aurait pour origine un ancêtre de la famille des Alphaproteobacteria2‌, organismes proches des bactéries qui auraient été englouties (phagocytées) par une cellule eucaryote, c’est-à-dire possédant un noyau.

La mitochondrie est capable de fournir de l’énergie à la cellule, en utilisant l’oxygène, déchet au départ toxique. Et elle fournit beaucoup d’énergie ! En effet, avant cette endosymbiose, quand le glucose était dégradé par la cellule lors de la glycolyse, on n’obtenait que deux molécules d’ATP. Grâce à cet organite, le rendement passe à 38 ATP, ce qui est considérable !

Plusieurs arguments sont en faveur de la théorie de l’endosymbiose. En effet, elle ressemble beaucoup aux bactéries : tout d’abord, dans nos cellules, notre ADN est protégé par une membrane : la membrane nucléaire, qui protège nos gènes des agressions. Or dans la mitochondrie, ce n’est pas le cas, tout comme dans les bactéries.

L’ADN présent dans nos cellules est enroulé autour de protéines, appelées histones, jouant un rôle important dans l’expression ou non de nos gènes. Or pour cet organite, l’ADN ne possède pas d’histone, tout comme dans les bactéries. Les analyses faites sur l’ADN mitochondrial montrent des séquences similaires à celui que l’on retrouve dans certaines bactéries.

De plus, tout comme les bactéries, du type gram négatif, elle possède une double membrane. Or son ancêtre issu des Alphaproteobacteria1 est aussi de type gram négatif.

De plus, sa membrane interne, à l’instar de la membrane des bactéries, ne contient pas de cholestérol. En revanche, elle contient de la cardiolipine, que l’on retrouve aussi dans la membrane des bactéries. Ce phospholipide, qui représente jusqu’à 20% des phospholipides présents dans la membrane interne, joue de nombreux rôles parmi lesquels l’optimisation de la chaine respiratoire.
Tous ces arguments vont tous dans le sens de la théorie de l’endosymbiose.

Avant de voir comment augmenter la mitochondrie au sein de l'organisme, nous allons détailler sa structure.

Structure

C’est le biologiste George Palade qui, le premier, a décrit sa structure interne, dans un article publié en 19532.

Elle a une forme de bâtonnet ou de sphère et mesure entre 0,5 et 1 µm, soit environ la taille d’une bactérie. Elle est séparée de la cellule, par une double membrane, qui délimite l’espace inter-membranaire.

La membrane externe possède de nombreuses porines qui sont des canaux, qui permettent aux ions ou encore aux petites molécules, de circuler comme le pyruvate ou les acides gras. Cette membrane externe joue aussi un rôle dans l’élongation des acides gras ou encore la dégradation du tryptophane.

La membrane interne est, quant à elle, très différente, dotée de replis qui permettent d’augmenter sa surface. De plus, elle est très peu perméable, aux ions en particulier, en raison de sa richesse en cardiolipine, molécule spécifique de la mitochondrie. Enfin, on retrouve, enchâssées dans la membrane interne, les protéines de la chaine respiratoire, nécessaire à la fabrication de l’ATP.

Ces deux membranes délimitent l’espace inter-membranaire, dans lequel on va retrouver une protéine, le cytochrome C, nécessaire au transport des électrons de la respiration mitochondriale et qui va jouer un rôle important au moment de la destruction de l’organite.

Enfin, au centre se situe l'espace matriciel qui contient l’ADN mitochondrial sous forme circulaire, les enzymes nécessaires à la réplication, à la transcription et la traduction de cet ADN, les enzymes essentielles au cycle de Krebs et bien entendu des enzymes antioxydantes. On y trouve aussi, en fortes quantités, des ions de calcium (Ca2+) et de magnésium (Mg2+).

Quant à l’ADN mitochondrial, il est formé de deux brins circulaires, dont la composition est très différente de l’ADN situé dans le noyau des cellules. Il est très proche de l’ADN bactérien et ne comporte que 37 gènes qui codent pour seulement 13 protéines. A noter que l’ADN mitochondrial a une transmission uniquement maternelle. En effet, les mitochondries du spermatozoïde sont détruites par différents mécanismes3 au moment ou peu après la fécondation.

Rôles

Avant d'aborder comment augmenter et renforcer la mitochondrie, nous allons voir ses rôles au sein de l'organisme.

Fournir de l'énergie

Son rôle le plus connu est bien entendu la production de l’énergie de la cellule sous forme d’ATP. En effet, après absorption du glucose et des acides gras, la mitochondrie va arracher au cours du cycle de Krebs les électrons à haute énergie de ces substrats.

Ces derniers vont alors venir alimenter et faire fonctionner la chaine de phosphorylation oxydative (ou chaine respiratoire), sorte d’usine formée de plusieurs complexes protéiniques ou moulins à protons qui vont pomper les protons de l’espace matriciel vers l’espace inter-membranaire. Le dernier complexe protéinique de la chaine est l'ATP synthase, sorte de rotor qui tourne grâce aux protons pompés et fabrique ainsi l'ATP4.

Les électrons, une fois délestés d’une partie de leur énergie, peuvent alors être récupérés par l’oxygène et finir par former de l’eau. C’est un moment particulièrement délicat car si les électrons viennent à tomber de la chaine beaucoup trop tôt, alors qu’ils contiennent encore beaucoup d’énergie, en se liant à l’oxygène, ils vont fabriquer de nombreuses espèces réactives de l’oxygène ou radicaux libres. Cela se produit normalement dans 2 à 10% des cas, mais ce phénomène peut être beaucoup plus important quand la mitochondrie est dysfonctionnelle.

Les radicaux libres sont essentiellement l’anion superoxyde qui lui-même peut interagir avec d’autres molécules et donner d’autres radicaux libres bien plus agressifs, tels le radical hydroxyl, particulièrement dangereux pour l’ADN. Bien entendu, cet organite dispose de plusieurs protéines antioxydantes comme la superoxyde dismutase capable d’inhiber l’anion superoxyde ou la glutathion peroxydase. Il existe bien d’autres systèmes antioxydants comme la catalase, ou la glutathion réductase5.

Synthèse des hormones stéroïdiennes

Elle joue aussi un rôle dans la synthèse des hormones stéroïdiennes, telles que le cortisol et l’aldostérone dans les surrénales, la testostérone dans les testicules ainsi que la progestérone, et l’estradiol dans les ovaires. Cette synthèse se fait à partir du cholestérol.

Homéostasie calcique

Elle participe aussi à la régulation de la concentration du calcium, au sein de la cellule6. Le calcium joue lui-même un rôle très important dans les fonctions mitochondriales.

Apoptose des cellules

Enfin, la mitochondrie est essentielle à l’apoptose des cellules, c’est-à-dire à leur mort programmée. Dans certaines conditions, comme par exemple un trop grand stress oxydant, le processus débute par une augmentation de la perméabilité de sa membrane, ce qui entraine un gonflement de cette dernière, une déchirure de sa membrane externe et la libération dans la cellule, entre autres, du cytochrome C, ce qui mène au suicide cellulaire ou apoptose7.

Cycle de vie

En raison du rôle de la mitochondrie au sein de l'organisme, il peut être intéressant d'augmenter son taux et sa régénération. Quelle est son cycle de vie ?

Tout au long de la vie de la cellule, lorsqu'elle est ancienne ou endommagée, elle va être recyclée par différentes voies. On estime que sa durée de vie est de 30 jours, au niveau du neurone par exemple. Mais cette durée de vie dépend des tissus bien entendu.

En raison de son fonctionnement, elle génère beaucoup de radicaux libres qui peuvent altérer son ADN qui - par ailleurs - n’est pas protégé de ces agressions. Une fois endommagée, elle va produire moins d’ATP, ce qui entraine de la fatigue.

De plus, elle risque de libérer l’un de ces éléments, le cytochrome C, entrainant, comme on l’a vue précédemment, la mort programmée de la cellule elle-même. Ce phénomène de destruction, appelé aussi mitophagie8, met en jeu plusieurs mécanismes complexes qui aboutissent tous au même résultat : ne conserver que celles qui sont saines.

Maladies

Certaines maladies d’origine génétique sont directement liées à une mutation de l’ADN de la mitochondrie. Ce sont des maladies plutôt rares avec une prévalence de l’ordre de 1 personne atteinte pour 20009. Ces pathologies interviennent lorsque l’ADN mitochondrial porte une mutation délétère et elles atteignent en particulier les organes très consommateurs d’énergie tels que le système nerveux central et périphérique, le cœur, les muscles squelettiques, les yeux, les reins ou encore les glandes endocrines.

Parmi ces pathologies, on peut citer le syndrome de MELAS10, qui associe encéphalo-myopathie, acidose lactique et diabète, le MIDD11, qui associe diabète et surdité à transmission maternelle, ou le LHON12, qui associe atteintes nerveuses et rétiniennes.

Toutefois, toutes les mutations de l’ADN mitochondrial n’ont pas forcément des conséquences néfastes. Ainsi on a retrouvé, en particulier dans la population finlandaise, un variant de l’ADN mitochondrial associé à une plus grande longévité13.

Enfin, certaines pathologies peuvent être attribuées à un mauvais fonctionnement mitochondrial sans pour autant qu’il y ait mutation des gènes mitochondriaux. En effet, si elle ne dispose pas des micronutriments nécessaires à son bon fonctionnement, elle fournira d’une part moins d’ATP ce qui entrainera inévitablement de la fatigue. Ainsi, il est important de voir comment augmenter la mitochondrie au sein de l'organisme et comment optimiser son fonctionnement.

D’autre part, de nombreux électrons risquent alors de tomber précocement de la chaine et augmenter de façon très importante le stress oxydant. Or ce dernier est à l’origine de bien des pathologies telles que le vieillissement accéléré, les maladies cardiovasculaires, le diabète, la maladie d’Alzheimer, etc.

L’augmentation du nombre de radicaux libres va forcer l’organisme à puiser dans ses réserves d’antioxydants jusqu’à les épuiser. La conséquence de cet épuisement sera une augmentation encore plus importante du stress oxydant, des lésions causées à l’organisme, favorisant ainsi les pathologies qui y sont associées14. C’est ce que l’on appelle un cercle vicieux !!!

Nutriments pour augmenter et renforcer la mitochondrie

Ainsi, pour fonctionner de façon optimale, elle a besoin de nombreux nutriments, qu’il s’agisse de vitamines, de minéraux, d’acides gras ou encore de certains acides aminés.

Vitamines B et Acide alpha-lipoïque

De nombreuses vitamines du groupe B sont nécessaires, et notamment la vitamine B1 qui permet au glucose, une fois transformé en acide pyruvique, de rentrer dans cet organite, via un complexe nommé pyruvate déshydrogénase. Cette étape nécessite aussi de la vitamine B5 et de l’acide alpha-lipoïque. Ce dernier va, de plus, avoir un rôle important dans le recyclage d’autres antioxydants.

Ainsi dans cette étude15, l’adjonction d’acide alpha-lipoïque a permis de faire remonter les taux de vitamine C et de glutathion. 

Le cycle de Krebs, quant à lui, aura besoin de vitamines B2 et B3, qui sont les précurseurs du NAD et FAD, molécules nécessaires au transport des électrons à haute énergie.

Antioxydants

Comme on l’a vu précédemment, de très nombreux radicaux libres se créent. Il est donc nécessaire d’inhiber ces espèces agressives. Les vitamines A, C et E, antioxydantes, vont assurer ce rôle, à la fois au sein de la mitochondrie mais aussi au cœur de ses membranes (vitamine E en particulier).

D’autres systèmes encore luttent contre les radicaux libres : c’est le cas de la glutathion peroxydase qui a besoin pour fonctionner de glutathion ainsi que de sélénium et les superoxydes dismutases car on en dénombre deux sortes au sein de la mitochondrie, l’une nécessitant du manganèse, l’autre du zinc et du cuivre.

Or si l’on regarde certaines études importantes comme l’étude du SU.VI.MAX, 8% des volontaires, qui ont participé à cette étude, auraient des taux plasmatiques de zinc inférieurs aux normes et seraient donc carencés. Cette étude montre que c’est aussi le cas pour les vitamines B1, A, C, E ainsi que le fer.

Fer

Le fer est en effet capital - pour ne pas dire fondamental - pour faire fonctionner et augmenter la mitochondrie. On le retrouve présent au niveau des deux premiers complexes protéiques, ou moulins à protons, de la chaine respiratoire et joue un rôle central dans le flux des protons. Ainsi, si on n’a pas suffisamment de fer, les protons seront moins bien pompés et ne pourront donc plus alimenter correctement l’ATP synthase, machine qui sert à fabriquer l’ATP. Il n’est donc pas étonnant qu’une personne déficiente ou carencée en fer soit fatiguée.

Or cette carence se retrouve dans une large part de la population. On parle même de 1,2 milliards de personnes concernées au niveau mondial16, soit en raison de besoins physiologiques accrus comme la grossesse, l’adolescence, etc., soit en raison de pertes excessives (règles abondantes, hémorragies), en raison d’apports insuffisants (végétalisme par exemple) ou encore en raison d’une absorption intestinale compromise (maladie cœliaque).

Coenzyme Q10

D’autres nutriments sont nécessaires pour faire fonctionner et augmenter la mitochondrie, comme le coenzyme Q10, molécule liposoluble, qui prend en charge les électrons à haute énergie, au sein de la chaine respiratoire. Faute de CoQ10, les électrons tombent alors de la chaine et vont alimenter le pool de radicaux libres. Les personnes sous statines sont déficitaires en CoQ1017. En effet, ce dernier est fabriqué de façon endogène dans une voie appelée voie du mévalonate18, la même qui synthétise le cholestérol.

Les statines, en ayant un impact sur la synthèse du cholestérol, altèrent aussi la synthèse de Coq10. Ainsi, la fatigue fait partie des effets secondaires fréquemment retrouvés lors de la prise de statine.

Magnésium

Quel autre moyen pour augmenter et optimiser le fonctionnement de la mitochondrie ?

Le magnésium est lui aussi nécessaire à la fabrication d’ATP. En effet, l’ADP ou adénosine diphosphate, ne peut être transformé en ATP qu’en présence de magnésium19.

Or selon l’étude SU.VI.MAX, 23 % des femmes et 18% des hommes consommeraient moins des 2/3 des apports journaliers recommandés en magnésium20. Il n’est donc pas étonnant qu’une supplémentation en magnésium ait des effets positifs sur la fatigue, car ce dernier optimise la production d’ATP.

Acides gras Oméga-3

Les acides gras oméga-3 sont eux aussi essentiels à la mitochondrie, afin d’assurer une excellente fluidité membranaire. En effet, elle est dotée de deux membranes qui ont besoin d’être particulièrement fluides afin d’assurer l’ensemble de leurs missions.

Les acides gras oméga-3, en raison de leur structure, permettent cette fluidité optimale, en favorisant les échanges nécessaires avec la cellule. Or l’alimentation actuelle reste pauvre en acide oméga-3 et plutôt riche en acides gras saturés et en acide gras trans qui, au contraire, vont favoriser la rigidité membranaire.

Carnitine

Enfin, la carnitine, acide aminé, est nécessaire pour faire augmenter et fonctionner la mitochondrie. C’est un acide aminé qui peut être fabriqué dans l’organisme à partir de lysine et de méthionine, mais il peut aussi être apporté par l’alimentation. Il est présent en abondance dans la viande, en particulier la viande rouge.

Or la carnitine permet aux acides gras de pénétrer dans cet organite pour y être transformé, grâce à la bêta-oxydation, en acétyl-coA pour entrer ensuite dans le cycle de Krebs. Il est à noter que les acides gras ont un rôle essentiel, car ils fournissent 9 kcal pour 1 gramme alors que le glucose n’en fournit que 4 kcal.

Des études faites sur plusieurs modèles murins ont montré qu’une supplémentation en acétyl-L-carnitine (qui est lipophile) associée de l’acide alpha-lipoïque améliorait le fonctionnement mitochondrial en réduisant le stress oxydatif21.

Une autre étude montre que l’acétyl-L-carnitine, en associant avec l’acide alphalipoïque, permettrait de retarder le vieillissement cérébral en améliorant la lutte contre les dégâts oxydatifs. Chez l’humain, on a montré qu’une supplémentation en acétyl-L-carnitine a diminué considérablement les symptômes dépressifs par rapport à un placébo22.

Or les carences en carnitine ne sont pas rares, en particulier chez les végétariens et les végétaliens, chez ceux prenant des médicaments comme l’acide valproïque qui est un antiépileptique, ou encore une pathologie hépatique sévère freinant la synthèse endogène…

PQQ ou Pyrroloquinoline quinone

La pyrroloquinoline quinone est une molécule que l’on retrouve dans le lait maternel en particulier mais aussi, en plus faibles quantités toutefois, dans certains aliments tels que le poivron vert, le persil, le kiwi, le thé ou encore le poivre noir et vert. La PQQ joue un rôle très important. Certaines études montrent en effet que la PQQ favoriserait la biogénèse mitochondriale, c’est-à-dire "fabriquer et augmenter le taux de mitochondrie".

De plus, la PQQ influencerait la fonction mitochondriale et diminuerait l’inflammation. Aussi, en analysant certains métabolites urinaires, il a été montré que la PQQ favoriserait un meilleur fonctionnement mitochondrial23.

Comme on vient de le voir, il s'agit d'un organite absolument fondamental pour notre organisme. Dès lors que son fonctionnement est compromis, les conséquences peuvent être très importantes dont le premier signe est l’apparition de la fatigue. La bonne santé de la mitochondrie dépend donc directement d’un approvisionnement optimal en micronutriments.

Or notre alimentation actuelle, en raison de son ultra-raffinage d’une part, mais aussi de sa pauvreté en nutriments d’autre part, est loin d’être idéale. Il n’est donc pas étonnant que la population générale soit à ce point fatiguée. Pour rappel, en 2020, selon l’Institut Ipsos, 50% des Français estimaient se sentir fatigués...

Questions fréquentes

Qu'est-ce que la mitochondrie ?

Petit élément, il fournit de l'énergie à la cellule. Il intervient dans de nombreuses réactions au sein de l'organisme.

Quels rôles au sein de l'organisme ?

- Apporter de l'énergie à la cellule sous forme d'ATP
- Synthétiser les hormones stéroïdiennes
- Réguler la concentration en calcium
- Favoriser l'apoptose

Comment renforcer et augmenter sa production ?

Une supplémentation en certains nutriments :
- Vitamines A, C et E, Fer, acide alpha-lipoïque
- Coenzyme Q10, magnésium, oméga-3
- Carnitine, pyrroloquinoline quinone


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Catherine Crapoulet

Naturopathe et formatrice en naturopathie. Diplôme Universitaire de diététique, nutrithérapie et nutraceutique. Diplôme de manipulatrice en radiologie. Consulte à Paris 8ème.