Quand on parle de maladies génétiques, on pense généralement aux anomalies du génome nucléaire, c’est-à-dire des gènes portés par nos chromosomes. Nos cellules comportent cependant un second génome, beaucoup plus petit (16569 paires de bases), qui est contenu dans de petites organelles de nos cellules, les mitochondries. Le génome mitochondrial porte une trentaine de gènes. Des mutations affectant ce génome sont responsables de maladies génétiques dites mitochondriales, dont beaucoup sont des maladies avec un retentissement musculaire ou neurologique.

Le mode d’hérédité de ces maladies est très particulier, en ce sens que les mitochondries sont uniquement transmises par les ovules. Il en ressort que la transmission des maladies mitochondriales est maternelle.

Des défauts dans le fonctionnement des mitochondries peuvent conduire à l’apparition de nombreuses pathologies qui sont étudiées depuis une vingtaine d'années. Elles comprennent un groupe hétérogène (environ une centaine) de désordres métaboliques causés par des altérations de la structure mitochondriale ou des anomalies de sa fonction énergétique. Le terme de "myopathie mitochondriale" a été utilisé pour la première fois par Luft en 1962 chez un adulte présentant une dérégulation du métabolisme énergétique et l'existence de mitochondries d'aspect anormal dans le muscle. Il a ensuite été employé de façon très large pour de nombreux tableaux cliniques ayant en commun l'existence d'altérations du nombre ou de l'aspect des mitochondries du muscle strié squelettique. Il a alors rapidement été étendu à des syndromes variés comportant des atteintes sévères au niveau des organes périphériques, généralement associées à des problèmes neurologiques (ataxie, retard mental, encéphalopathie…).

Il est apparu ces dernières années que les déficits de la chaîne respiratoire pouvaient également présenter un caractère multiviscéral (syndrome de Leigh ou syndrome de Kearns-Sayre), susceptible d'affecter l'ensemble des tissus. Un exemple des syndromes les plus fréquemment rencontrés est donné dans le tableau ci dessous.

SYNDROME	CARACTERISTIQUES principales	CARACTERISTIQUES secondaires
Ophtalmoplégie externe chronique et progressive (CPEO)	Ophtalmoplégie externe et ptosis bilatéral	Myopathie proximale modérée
Syndrome de Kearns-Sayre (KSS)	Ophtalmoplégie externe progressive avant 20 ans avec retinopathie pigmentaire en complément d'un des éléments suivants : taux de protéines supérieur à 1g/l dans le liquide cérebrospinal, ataxie cérebelleuse, crises cardiaques (anomalies de la conduction cardiaque).	Surdité bilatérale, myopathie, dysphagie, diabète, hypoparathyroïdie, démence.
Syndrome de Pearson	Anémie sidéroblastique réfractaire lors de l’enfance, pancytopénie, disfonctionnement du pancréas exocrine	Défaut des tubules rénaux
Encéphalomyopathie mitochondriale avec acidose lactique et épisodes ressemblant à des accidents vasculaires cérébraux (MELAS)	Episodes ressemblant à des attaques cérébrales avec maux de tête avant 40 ans, épilepsie et/ou démence, fibres rouges déchiquetées (Ragged-Red Fibers) et/ou acidose lactique.	Vomissements répétés, diabète, cardiomyopathie (hypertrophique puis dilatée), surdité bilatérale, rétinopathie pigmentaire, ataxie cérebelleuse, migraine, petite taille.
Epilepsie myoclonique avec fibres musculaires rouges déchiquetées (MERFF)	Myoclonie, crises d’épilepsie, ataxie cérébelleuse, myopathie avec fibres musculaires déchiquetées (RRF).	Démence, atrophie optique, surdité bilatérale, neuropathie périphérique, convulsions, petite taille arrêt cardiaque, perte de la colonne dorsale
Cardiomyopathie	Cardiomegalie, hypertrophie septale et ventriculaire
Syndrome de Leigh	Désordre multi-systèmique, retard psychomoteur progressif ou régression, hypotonie, seizures, myoclonie, ataxie, atrophie optique et neuropathie périphérique, disfonctionnement hépatique, acidose chronique.	Anomalies respiratoires, difficultés pour se nourrir et/ou vomissements fréquents, nystagmus
Neuropathie optique héréditaire (maladie de Leber)	Cécité bilatérale surtout chez les hommes (4 Hommes/1 Femme), apparition moyenne à 24 ans, vision anormale des couleurs, atrophie bilatérale du nerf optique.	Syndromes de pré-excitation cardiaque, dystonie

À l’origine de ces pathologies mitochondriales, il a été possible d'identifier plus de 50 mutations ponctuelles et environ 200 réarrangements de l'ADNmt. Ces dernières années, ce sont plutôt des mutations dans l'ADN nucléaire, au niveau de gènes d'assemblage ou de structure qui ont été décrites. D'autre part, une atteinte des mitochondries dans le cerveau de patients atteints de pathologies neurodégénératives telle que la maladie d'Alzheimer, Huntington ou Parkinson a été mis en évidence, mais les mécanismes physiopathologiques demeurent incompris. Enfin, il est apparu très récemment que des modifications au niveau des mitochondries pourraient jouer un rôle important dans la transformation des cellules cancéreuses et la survie des tumeurs.
Ainsi, la mitochondrie se retrouve au centre de très nombreuses pathologies humaines ou elle intervient soit directement comme cause de la maladie, soit en tant qu' intermédiaire potentialisateur. Elle a aussi été identifiée comme étant la cible de plusieurs molécules de synthèse (anesthésiques locaux, pesticides, statines, drogues récréatives, alccol…) à l’origine d’un certain nombre de manifestations cliniques. Cependant, l'on ne sait toujours pas soigner ces maladies mitochondriales, et les traitements proposés restent très largement insuffisants. Cela est due en partie à la complexité de la fonction des mitochondries qui interviennent dans de nombreux processus et possèdent en sus une structure dynamique ainsi qu'une génétique à multiples molécules d'ADNmt, qui font de la "recherche mitochondriale" un challenge d'envergure. En France, il existe une association de lutte contre ces maladies mitochondriale, l'Ammi, ainsi qu'un réseau de laboratoires de recherche associés à des services cliniques qui étudient les mécansimes génétiques et moléculaires à la base de ces maladies, et visent à développer de nouvelles voies thérapeutiques.

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