Decreased mitochondrial metabolic requirements in fasting animals carry an oxidative cost

Les restrictions alimentaires sont courantes dans le milieu naturel et peuvent impacter de nombreux animaux. Il a été émis l'hypothèse que les animaux, face à ces épisodes de restriction alimentaire, mettaient en place des réponses métaboliques pouvant affecter leurs histoires de vie future. En particulier, si une diminution des besoins énergétiques lors du jeûne peut contribuer à préserver les réserves de l'animal cela peut néanmoins entraîner une augmentation du stress oxydant. Ce type de compromis n'a toutefois pas encore été démontré car l'étude du métabolisme énergétique est généralement réalisée séparément de celle du stress oxydant. Par une nouvelle approche combinant des mesures du fonctionnement mitochondrial et des niveaux in vivo de peroxyde d'hydrogène (H2O2) chez la truite commune ( Salmo trutta ), nous montrons ici que le jeûne entraîne une économie d'énergie dans un tissu métaboliquement très actif tel que le foie, mais au coût d'une augmentation significative en H2O2, une forme majeure des espèces réactives de l'oxygène. Après deux semaines de jeûne, les truites communes ont réduit leurs capacités respiratoires mitochondriales (état 3, état 4 et l'activité de la cytochrome c oxydase) principalement du fait d'une réduction de la taille du foie (et donc du nombre total de mitochondries). Une compensation a été observée au niveau de la mitochondrie. Cela se traduit par une augmentation de la respiration en état 3 et une diminution concomitante de celle en état 4, suggérant une augmentation sélective des capacités de production de l' ATP sans augmentation parallèle de l'énergie dissipée par la fuite de protons. La diminution des capacités métaboliques du foie chez les poissons à jeun était associée in vivo à des niveaux quasiment doubles de H2O2 mitochondriaux (mesurés par la sonde MitoB). Cette augmentation en espèces réactives de l'oxygène dans les mitochondries, avec son risque inhérent de dommages oxydatifs, apporte une vision mécanistique du compromis entre les bénéfices énergétiques à court terme d'une réduction métabolique en réponse au jeûne et les possibles coûts à long terme sur leurs traits histoires de vie futurs. A plain language summary is available for this article.