Dynamique mitochondriale et santé?

[Nutrimuscle-Conseils]

Human skeletal muscle mitochondrial dynamics in relation to oxidative capacity and insulin sensitivity
Alexandre Houzelle, Diabetologia volume 64, pages424–436(2021)

Aims/hypothesis
Mitochondria operate in networks, adapting to external stresses and changes in cellular metabolic demand and are subject to various quality control mechanisms. On the basis of these traits, we here hypothesise that the regulation of mitochondrial networks in skeletal muscle is hampered in humans with compromised oxidative capacity and insulin sensitivity.

Methods
In a cross-sectional design, we compared four groups of participants (selected from previous studies) ranging in aerobic capacity and insulin sensitivity, i.e. participants with type 2 diabetes (n = 11), obese participants without diabetes (n = 12), lean individuals (n = 10) and endurance-trained athletes (n = 12); basal, overnight fasted muscle biopsies were newly analysed for the current study and we compared the levels of essential mitochondrial dynamics and quality control regulatory proteins in skeletal muscle tissue.

Results
Type 2 diabetes patients and obese participants were older than lean participants and athletes (58.6 ± 4.0 and 56.7 ± 7.2 vs 21.8 ± 2.5 and 25.1 ± 4.3 years, p < 0.001, respectively) and displayed a higher BMI (32.4 ± 3.7 and 31.0 ± 3.7 vs 22.1 ± 1.8 and 21.0 ± 1.5 kg/m2, p < 0.001, respectively) than lean individuals and endurance-trained athletes. Fission protein 1 (FIS1) and optic atrophy protein 1 (OPA1) protein content was highest in muscle from athletes and lowest in participants with type 2 diabetes and obesity, respectively (FIS1: 1.86 ± 0.79 vs 0.79 ± 0.51 AU, p = 0.002; and OPA1: 1.55 ± 0.64 vs 0.76 ± 0.52 AU, p = 0.014), which coincided with mitochondrial network fragmentation in individuals with type 2 diabetes, as assessed by confocal microscopy in a subset of type 2 diabetes patients vs endurance-trained athletes (n = 6). Furthermore, lean individuals and athletes displayed a mitonuclear protein balance that was different from obese participants and those with type 2 diabetes. Mitonuclear protein balance also associated with heat shock protein 60 (HSP60) protein levels, which were higher in athletes when compared with participants with obesity (p = 0.048) and type 2 diabetes (p = 0.002), indicative for activation of the mitochondrial unfolded protein response. Finally, OPA1, FIS1 and HSP60 correlated positively with aerobic capacity (r = 0.48, p = 0.0001; r = 0.55, p < 0.001 and r = 0.61, p < 0.0001, respectively) and insulin sensitivity (r = 0.40, p = 0.008; r = 0.44, p = 0.003 and r = 0.48, p = 0.001, respectively).

Conclusions/interpretation
Collectively, our data suggest that mitochondrial dynamics and quality control in skeletal muscle are linked to oxidative capacity in humans, which may play a role in the maintenance of muscle insulin sensitivity.

[Nutrimuscle-Conseils]

[Nutrimuscle-Diététique]

Traduction de l'étude

Dynamique mitochondriale du muscle squelettique humain en relation avec la capacité oxydative et la sensibilité à l'insuline
Alexandre Houzelle, Diabetologia volume 64, pages424–436 (2021)

Objectifs / hypothèse
Les mitochondries fonctionnent en réseaux, s'adaptant aux stress externes et aux changements de la demande métabolique cellulaire et sont soumises à divers mécanismes de contrôle de qualité. Sur la base de ces traits, nous émettons ici l'hypothèse que la régulation des réseaux mitochondriaux dans le muscle squelettique est entravée chez l'homme avec une capacité oxydative et une sensibilité à l'insuline compromises.

Méthodes
Dans une conception transversale, nous avons comparé quatre groupes de participants (sélectionnés à partir d'études précédentes) dont la capacité aérobie et la sensibilité à l'insuline, c'est-à-dire les participants atteints de diabète de type 2 (n = 11), les participants obèses sans diabète (n = 12), maigres les individus (n = 10) et les athlètes entraînés en endurance (n = 12); Des biopsies musculaires basales à jeun pendant la nuit ont été récemment analysées pour l'étude actuelle et nous avons comparé les niveaux de la dynamique mitochondriale essentielle et des protéines régulatrices de contrôle de la qualité dans le tissu musculaire squelettique.

Résultats
Les patients diabétiques de type 2 et les participants obèses étaient plus âgés que les participants maigres et les athlètes (58,6 ± 4,0 et 56,7 ± 7,2 vs 21,8 ± 2,5 et 25,1 ± 4,3 ans, p <0,001, respectivement) et affichaient un IMC plus élevé (32,4 ± 3,7 et 31,0 ± 3,7 vs 22,1 ± 1,8 et 21,0 ± 1,5 kg / m2, p <0,001, respectivement) que les individus maigres et les athlètes entraînés en endurance. La teneur en protéine de fission 1 (FIS1) et en protéine d'atrophie optique 1 (OPA1) était la plus élevée dans le muscle des athlètes et la plus faible chez les participants atteints de diabète de type 2 et d'obésité, respectivement (FIS1: 1,86 ± 0,79 vs 0,79 ± 0,51 UA, p = 0,002; et OPA1: 1,55 ± 0,64 vs 0,76 ± 0,52 UA, p = 0,014), qui coïncidait avec la fragmentation du réseau mitochondrial chez les personnes atteintes de diabète de type 2, telle qu'évaluée par microscopie confocale dans un sous-ensemble de patients diabétiques de type 2 vs athlètes entraînés en endurance (n = 6). De plus, les individus maigres et les athlètes affichaient un équilibre protéique mitonucléaire différent de celui des participants obèses et de ceux atteints de diabète de type 2. L'équilibre des protéines mitonucléaires est également associé aux niveaux de protéine de choc thermique 60 (HSP60), qui étaient plus élevés chez les athlètes par rapport aux participants souffrant d'obésité (p = 0,048) et de diabète de type 2 (p = 0,002), ce qui indique l'activation de la protéine dépliée mitochondriale réponse. Enfin, OPA1, FIS1 et HSP60 ont une corrélation positive avec la capacité aérobie (r = 0,48, p = 0,0001; r = 0,55, p <0,001 et r = 0,61, p <0,0001, respectivement) et la sensibilité à l'insuline (r = 0,40, p = 0,008 ; r = 0,44, p = 0,003 et r = 0,48, p = 0,001, respectivement).

Conclusions / interprétation
Collectivement, nos données suggèrent que la dynamique mitochondriale et le contrôle de la qualité dans le muscle squelettique sont liés à la capacité oxydative chez l'homme, qui peut jouer un rôle dans le maintien de la sensibilité musculaire à l'insuline.