Etude du mécanisme de synthèse du triphosphate de thiamine dans le cerveau de mammifères.

La thiamine (vitamine B1) est essentielle pour toutes les formes de vie. Le diphosphate de thiamine (ThDP) est un coenzyme indispensable au métabolisme oxydatif des cellules. Dans la plupart des tissus, on trouve également le triphosphate de thiamine (ThTP), dont le rôle biologique est encore mal connu. Néanmoins, le fait qu’il ait été observé dans tous les organismes étudiés, depuis les bactéries jusqu’aux mammifères, suggère un rôle assez général comme, par exemple, une réponse à certains types de stress cellulaire (privation d’acides aminés chez E. coli, flétrissement des feuilles chez A. thaliana). L’objectif de notre travail a été de déterminer le mécanisme de synthèse du ThTP.Avant d’étudier son mécanisme de synthèse, nous avons étudié sa distribution dans des biopsies tissulaires et fluides corporels humains. Une telle étude systématique était intéressante car un déficit en ThTP (ou une perturbation de son métabolisme) pourrait être impliqué dans certaines pathologies, par exemple neurodégénératives ou cardiaques. Nos résultats montrent que les niveaux de diphosphate de thiamine dans les tissus humains sont relativement faibles, alors que le triphosphate de thiamine est relativement abondant.Nous avons ensuite étudié le mécanisme de synthèse du ThTP dans le cerveau de rat. Les données recueillies au cours de ces études nous ont permis de dresser plusieurs conclusions. Dans le cerveau, la synthèse du triphosphate de thiamine a lieu dans les mitochondries avec le ThDP et le phosphate inorganique (Pi) comme précurseurs. La réaction est stimulée par les substrats de la chaîne respiratoire comme le pyruvate et le succinate, et est inhibée par des agents bloquant la chaîne respiratoire, ce qui suggère que le flux d’électrons à travers la chaîne respiratoire est la source d’énergie pour cette réaction endergonique ThDP + Pi ↔ ThTP. La synthèse du ThTP est inhibée lorsque la Δp est dissipée par des protonophores ou par la valinomycine en présence de K+ à l’extérieur. La lyse des mitochondries induit également une abolition de la formation du ThTP. La dissipation de la Δp aboutit à une hydrolyse rapide du ThTP synthétisé, suggérant que la réaction ThDP + Pi ↔ ThTP + H2O est catalysée par une ThTP synthase réversible capable de transporter des protons. Les mitochondries peuvent libérer du triphosphate de thiamine. Ce mécanisme de libération nécessite la présence de Pi et pourrait impliqué un ou plusieurs composants du pore de transition de perméabilité mitochondriale. Ainsi, la synthèse et la libération du ThTP sont soumises à des régulations spécifiques. Nos résultats montrent, pour le première fois, la production d’un composé hautement énergétique, autre que l’ATP, par un mécanisme de couplage chimiosmotique.