Note publique d'information : Les génomes mitochondriaux des plantes supérieures ont une taille très importante.
Cependant, 5 à 20% de ces séquences ont une origine chloroplastique, nucléaire ou
virale et la moitié n'a aucune fonction ou origine reconnaissable (Notsu et al., 2002,
Mol. Genet. Genomics 268:434). Chez de nombreuses espèces de plante, les mitochondries
ont également acquis des plasmides (Brown & Zhang, 1995, The molecular biology of
plant mitochondria, Levings III & Vasil eds., Kluwer Academic Publishers, pp. 61-91).
Bien que tous ces processus se réalisent à l'échelle de l'évolution, ils suggèrent
que les mitochondries des plantes aient une capacité importante de capture et d'intégration
de séquences étrangères. En utilisant comme substrat-modèle le plasmide linéaire de
2,3 kpb naturellement présent dans les mitochondries du maïs (Leon et al., 1989, Nucleic
Acids Res. 17:4089), nous avons démontré l'existence d'un mécanisme actif d'importation
d'ADN dans les mitochondries végétales. Le processus se limite à l'ADN double brin
mais n'a aucune spécificité de séquence évidente. Il est le plus efficace avec des
fragments linéaires de quelques kpb. Lorsqu'elles contiennent un promoteur approprié,
les séquences importées sont transcrites dans les mitochondries. L'utilisation d'anticorps,
de compétiteurs et d'inhibiteurs spécifiques indique l'implication du canal d'anions
voltage-dépendant (VDAC) et du transporteur de nucléotides adénylés (ANT) qui sont
les composants majeurs du complexe du pore de transition de perméabilité (PTPC) des
mitochondries animales (Zamzami & Kroemer, 2001, Nat. Rev. Mol. Cell. Biol. 2:67).
Cependant, les expériences montrent que l'importation de l'ADN ne fait pas intervenir
de transition de perméabilité mitochondriale promue par le calcium et le stress oxydatif.
L'importation d'ADN dans les mitochondries de plante représente un phénomène naturel
qui pourrait avoir une signification dans les flux génétiques ou remplir des fonctions
physiologiques.
Note publique d'information : Higher plant mitochondrial genomes have a strikingly large size. From that wealth
of sequences, 5 to 20% originate from plastids, nuclei or viruses and about half have
no recognizable function and origin (Marienfeld et al., 1999, Trends Plant Sci. 4:495;
Kubo et al., 2000, Nucleic Acids Res. 28:2571; Notsu et al., 2002, Mol. Genet. Genomics
268:434). Mitochondria of numerous plant species have also acquired DNA plasmids (e.g.
Brown & Zhang, 1995, in The molecular biology of plant mitochondria, Levings III &
Vasil eds., Kluwer Academic Publishers, pp. 61-91). Although all these processes occur
at an evolutionary scale, they suggest that plant mitochondria have a high capacity
to capture and integrate foreign sequences. Using the well defined maize mitochondrial
2.3 kilobase-pair linear DNA plasmid (Leon et al., 1989, Nucleic Acids Res. 17:4089)
as a model substrate, we demonstrated the existence of an active, effector modulatable,
mechanism of DNA import into plant mitochondria. The process is restricted to double-strand
DNA, but has no obvious sequence specificity. It is most efficient with linear fragments
up to a few kilobase-pairs. When containing appropriate promoter information, imported
sequences are transcribed inside mitochondria. Inhibition studies of the uptake using
antibodies, competitors and specific blockers point to an involvement of the voltage-dependent
anion channel (VDAC) and the adenine nucleotide translocator (ANT), which are considered
to be the core components of the mitochondrial permeability transition pore complex
(PTPC) in animal cells (e.g. Zamzami & Kroemer, 2001, Nat. Rev. Mol. Cell. Biol. 2:67).
However, the experiments show that the plant DNA uptake mechanism is not a calcium/oxidative
stress-promoted mitochondrial permeability transition. We conclude that DNA import
into plant mitochondria represents a natural phenomenon which might have some relevance
in genetic fluxes or fulfil physiological functions.
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