Les mitochondries sont les organites où l'oxygène est effectivement consommé pour produire de l'ATP, la monnaie énergétique de la cellule. Leur nombre et leur qualité déterminent en grande partie la capacité aérobie.
Le chef d'orchestre
La biogenèse mitochondriale est coordonnée par PGC-1α, un co-activateur transcriptionnel qui commande l'expression des facteurs NRF-1 et NRF-2, puis de TFAM — lequel gouverne la transcription de l'ADN mitochondrial, distinct de l'ADN du noyau. Une mitochondrie neuve exige donc la coopération de deux génomes.
Ce qui déclenche le processus
Trois capteurs convergent sur PGC-1α. L'AMPK réagit au déficit énergétique, quand le rapport AMP sur ATP monte. Les voies calciques répondent aux contractions musculaires répétées. La sirtuine SIRT1 réagit à la disponibilité en NAD⁺, sensible au jeûne comme à l'effort prolongé.
L'exposition à l'hypoxie sollicite ces mêmes capteurs : en réduisant l'apport d'oxygène, elle creuse le déficit énergétique cellulaire. Elle croise par ailleurs la voie HIF-1α, dont les effets sur le métabolisme oxydatif sont plus nuancés — l'adaptation dépend du dosage et de l'alternance avec les périodes de retour à l'air ambiant.
Une affaire de semaines
Les premières modifications mesurables demandent trois à six semaines de stimulation régulière. La qualité compte autant que la quantité : le renouvellement du parc mitochondrial suppose aussi l'élimination des unités défaillantes, un processus appelé mitophagie.