Une étude, dont les résultats intitulés «Myofibril and mitochondria morphogenesis are coordinated by a mechanical feedback mechanism in muscle» sont publiés dans la revue Nature Communications, a permis, en combinant la génétique chez la drosophile avec l'imagerie de pointe et l'apprentissage profond, (deep learning) de découvrir que les mitochondries coordonnent leur formation avec le développement des myofibrilles pour correspondre au bon type de muscle. Cela démontre que la morphogenèse des mitochondries et des myofibrilles est liée mécaniquement pour définir le destin correct du muscle.

Pour sa part, «le muscle du vol de la drosophile (Drosophila melanogaster) est un muscle fibrillaire 'activé par l'étirement', similaire au cœur des mammifères». Comme «un groupe de muscles détecte mécaniquement l'étirement du groupe antagonistes», cela conduit à leur contraction. De ce fait, «les ailes peuvent osciller 200 fois par seconde pour permettre le vol».

Comme l'énergie «qui alimente leurs moteurs contractiles est en grande partie fournie par leurs mitochondries» et que ces oscillations «nécessitent une grande quantité d'ATP», les mitochondries «sont situées en contact étroit avec chaque myofibrille et se serrent entre elles, afin de fournir rapidement de l'ATP aux protéines motrices». En comparaison, «les muscles des pattes de la mouche, plus lents et utilisés pour la marche, présentent une organisation mitochondriale différente en formant des formes complexes au-dessus ou au-dessous des couches de myofibrilles».

Dans ce contexte, l'étude ici présentée, «en utilisant l'imagerie 3D de pointe et des algorithmes d'apprentissage profond, révèle «qu'une organisation mitochondriale spécifique est déjà formée au cours des premiers stades du développement des muscles du vol». Alors qu'au départ, les mitochondries sont regroupées, «dès que les myofibrilles s'assemblent, les mitochondries s'intercalent entre elles pour les isoler de leurs voisines».

Lors des étapes suivantes, «les myofibrilles augmentent en taille et en diamètre et poussent les mitochondries qui les entourent pour leur donner une forme ellipsoïde allongée». Il a été constaté «que le mécanisme de fusion et de fission mitochondriale est crucial pour cette 'danse mitochondrie-myofibrille' dynamique, la fission étant nécessaire pour que les mitochondries s'intercalent entre les myofibrilles»: ainsi, «un échec de l'intercalation entraîne une organisation des myofibrilles ressemblant à celles du muscle de la jambe» et les muscles du vol «expriment alors des protéines contractiles spécifiques du muscle de la jambe, ce qui suggère que la morphologie mitochondriale impacte directement le choix du type de muscle à développer».

Au bout du compte, ces observations «suggèrent que dans les tissus musculaires, la morphogenèse des différents composants cellulaires et organites est hautement coordonnée» de sorte que, si l'on interfère avec l'un d'entre eux, «on peut modifier radicalement les autres». Ce travail pourrait donc «avoir des conséquences importantes pour une meilleure compréhension des maladies musculaires et en particulier des maladies cardiaques chez l'Homme».