Hypertonic external medium represses cellular respiration and promotes Warburg/Crabtree effect

Hypertonic external medium represses cellular respiration and promotes Warburg/Crabtree effect

Résumé
Les conditions hyperosmotiques sont associées à plusieurs états pathologiques. Dans cet article, nous évaluons les conséquences du milieu hyperosmotique sur le métabolisme énergétique cellulaire. Nous démontrons que l’exposition des cellules à des conditions hyperosmotiques réduit immédiatement le taux de phosphorylation oxydative mitochondriale. Cela entraîne une augmentation dans la glycolyse, qui réprime la respiration. C’est ce qu’on appelle le Warburg ou
Effet Crabtree. En plus de la glycolyse aérobie, nous avons observé deux autres maladies cellulaires. qui aideraient à préserver le niveau et la viabilité de l’ATP cellulaire : Une réduction dans le taux de renouvellement cellulaire de l’ATP et un découplage mitochondrial partiel qui devrait améliorer la production d’ATP selon le cycle de Krebs. Cette dernière est susceptible de constituer une autre adaptation métabolique pour compenser une phosphorylation oxydative déficiente qui, ce qui est important, ne dépend pas du glucose.

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L’entropie comme explication de l’évolution de la vie

L’entropie comme explication de l’évolution de la vie

MARC HENRY, LAURENT SCHWARTZ*
Assistance Publique des Hôpitaux de Paris, Paris, France
E-mail: dr.laurentschwartz@gmail.com

Résumé. Le concept d’entropie a été forgé au milieu du XIXe siècle pour prédire comment un système chimique peut subir des changements spontanés dans le temps. A l’aube du XXe siècle, quatre principes d’une nouvelle science appelée “thermodynamique” ont été fermement établis. Concept d’équilibre thermique (loi du zéro), conservation de l’énergie (première loi), augmentation spontanée de l’entropie au fil du temps (deuxième loi) et l’entropie de fuite au zéro absolu de température (troisième loi aussi appelé théorème de Nernst). Parmi ces principes, les plus troublants l’une était la deuxième loi qui désigne les gaz comme le produit final de toute évolution dans un système fermé. D’après l’observation directe, il semble que les systèmes biologiques subissent une évolution spontanée à partir de gaz caractérisé par une entropie maximale à des structures très complexes montrant des entropies considérablement plus basses, une violation apparente de la loi deuxième loi. Cependant, il est aussi parfaitement permis de considérer la Terre comme une planète système ouvert capable de subir une diminution spontanée (locale) de l’entropie, à condition que l’excès d’entropie puisse être efficacement exporté vers l’univers entier grâce à des photons infrarouges invisibles. Pourvu que l’entropie exportée sous forme de rayonnement infrarouge invisible soit beaucoup plus élevée que celle de la diminution de l’entropie observée sur Terre, l’apparition de la vie sur cette planète devient entièrement conforme aux lois de la thermodynamique. Les conséquences d’un tel point de vue élargi en tenant compte de toutes sortes de processus (réversibles et irréversibles) sont étudiés en profondeur dans cet article. Ici, nous préconisons que la première condition permettant une vie spontanée apparition sur Terre est l’existence d’un métabolisme, prenant la forme de cycles thermodynamiques capables de générer un grand rendement d’entropie par la dégradation des systèmes moléculaires à faible entropie (aliments) en systèmes à forte entropie composés moléculaires (déchets). Deux cycles possibles ont été identifiés, en s’appuyant sur la très faible entropie du noyau métallique de la Terre pour produire des (tels que H2, CO, NH3, H2S) couplés à la faible entropie des gaz réducteurs du rayonnement solaire (nourriture) et la production de minéraux (comme la serpentine, sulfure métallique, magnétite, goethite) ainsi que des gaz à haute entropie (eau, dioxyde de carbone) sous forme de déchets. Le grand flux d’entropie généré par de tels processus peut alors être utilisé pour construire une faible entropie de systèmes moléculaires à base d’espèces à teneur réduite en carbone et de phosphates solubles qui sont observés dans n’importe quelle cellule vivante. Une autre conséquence de cette approche est le rôle omniprésent de l’eau dans toutes les activités de la vie, à travers le concept d'”activité de l’eau”.
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Thèse de doctorat – Jorgelindo da Veiga Moreira

Thèse de doctorat – Jorgelindo da Veiga Moreira

Modélisation de la bascule métabolique chez les cellules eucaryotes : application à la production de citrate chez la levure Yarrowia lipolytica

Thèse de doctorat de l’Université Paris-Saclay préparée à l’Ecole Polytechnique

École doctorale n°573 : approches interdisciplinaires, fondements,
applications et innovation (Interfaces)
Spécialité de doctorat : Biologie & Informatique
Thèse présentée et soutenue à Palaiseau, le 18/04/2019, par

Jorgelindo da Veiga Moreira

Composition du Jury :

François Fages
Directeur de Recherche, INRIA Saclay Ile-de-France             Président
Yves Gibon
Directeur de Recherche, INRIA Bordeaux-Aquitaine               Rapporteur
Séraphim Papanikolaou
Professeur associé, Université d’Athènes                               Rapporteur
Tristan Rossignol
Chargé de Recherche, INRA-AgroParisTech                           Examinateur
Rodrigo Ladesma-Amaro
Chargé de Recherche, Imperial College                                  Examinateur
Laurent Schwartz
Docteur, Assistance Publique-Hôpitaux de Paris                     Directeur de thèse
Sabine Peres
Maître de Conférence, Université Paris-Sud                            Co-Directrice de thèse
Mario Jolicoeur
Professeur, Ecole Polytechnique de Montréal                          Invité

 

 

 

 

 

Université Paris-Saclay
Espace Technologique / Immeuble Discovery
Route de l’Orme aux Merisiers RD 128 / 91190 Saint-Aubin, France
Titre : Modélisation de la bascule métabolique chez les cellules eucaryotes : application à la production de citrate chez la levure Yarrowia lipolytica
Mots clés : Métabolisme des cellules eucaryotes, Modélisation, Bascule métabolique, Citrate, Yarrowia lipolytica

Résumé :

L’objectif de ce projet de thèse est d’étudier et caractériser les mécanismes impliqués dans la bascule respiro-fermentaire chez des cellules eucaryotes dotées d’un métabolisme mitochondrial. Les cellules eucaryotes ont des besoins différents en oxygène pour la production d’énergie et leur survie dans un environnement donnée. Elles sont qualifiées de type aérobie stricte lorsque la présence d’oxygène leur est nécessaire ou aéro-anaérobie facultatif dans le cas où l’oxygène n’est pas indispensable à la production d’énergie. La levure Yarrowia lipolytica a été choisie comme modèle d’étude de par sa particularité à être un micro-organisme aérobie strict avec une grande capacité d’accumuler de lipides et de production d’acides organiques. Les études expérimentales et analytiques, par l’emploi de méthodes mathématiques de modélisation du métabolisme, ont permis d’identifier des contraintes métaboliques impliquées dans la transition respiro- fermentaire chez cette levure au métabolisme énergétique oxydatif. La production de l’acide citrique par Y. lipolytica, déjà rapportée dans la littérature, a été choisi comme un marqueur de cette transition respiro-fermentaire. Nous avons découvert que l’inhibition de la protéine oxydase alternative (AOX), impliquée dans la respiration mitochondriale, par la molécule n-propyl gallate (nPG) permet d’améliorer le rendement de production d’acide citrique par fermentation du glucose dans une culture de Y. lipolytica. Ces résultats montrent que la nPG, déjà utilisée dans l’industrie agro-alimentaire et pharmaceutique en tant que conservateur joue sur la bascule respiro-fermentaire par inhibition de la consommation d’oxygène et stimule ainsi la production d’acide citrique. La modélisation du réseau métabolique de Y. lipolytica, décrit à l’échelle du genome, par dynamic Flux Balance Analysis (dFBA) a permis d’identifier l’accumulation des espèces oxydantes dites ROS (Reactive Oxygen Species) comme un levier majeur de la bascule respiro-fermentaire et donc de la production d’acide citrique chez la levure Y. lipolytica. De plus, nos résultats préliminaires montrent que l’oxydation des lipides accumulés par Y. lipolytica pourrait être à l’origine de la génération des ROS. Cette étude doit être approfondie expérimentalement et constitue un apport important pour l’industrie agro-alimentaire et pharmaceutique.

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Modulating mitochondria horsepower for biotechnological applications

Modulating mitochondria horsepower for biotechnological applications

Jorgelindo da Veiga Moreira1, Laurent Schwartz2, Sabine Peres3,4

1Laboratoire d’Informatique de l’Ecole Polytechnique-Unité Mixte de Recherche 7161, Ecole Polytechnique, Palaiseau 91128, France
2Assistance Publique des Hôpitaux de Paris, 149 avenue Victoria, 75004, Paris, France
3LRI, Université Paris-Sud, CNRS, Université Paris-Saclay, 91405, Orsay, France
4MaIAGE, INRA, Université Paris-Saclay, 78350, Jouy-en-Josas, France.

Large literature studies on eukaryotic cell metabolism forced to conceptualize mitochondria as the energy powerhouse of the cell. That came from its evolutionary origin and also because it is the main source of ATP, the energy currency of cells. However, recent studies and ours tend to consider mitochondria “more than just a powerhouse”, otherwise, a central organelle of the cell with large spectrum of applications for biochemical reaction modulations and biomolecules productions1–3. Recent studies reported that mitochondria network is continuously remodeled by fusion and fission events according to the metabolic context4. Thus, mitochondrial activity plays pivotal role on energetic yield and/or efficiency, especially when submitted to variable carbon concentrations. Fermentation and oxidative phosphorylation are two intertwined metabolic pathways usually considered to characterize mitochondrial efficiency. Indeed, when a molecule of glucose is converted to pyruvate through glycolysis, it yields 2 ATP molecules. Then, pyruvate can be converted to carbon dioxide and 36 ATP molecules by oxidative phosphorylation (OxPhos). Alternatively, pyruvate can also be catabolized to ethanol by backer’s yeast or to lactate in muscle cells by fermentation. In this sense, ATP yield of fermentation is much lower compared to OxPhos. Respiration to fermentation transitions occurs in optional aerobe organisms upon oxygen limitation (Pasteur effect), high rate of glycolysis (Crabtree effect) and even in cancer cells (Warburg effect)5. All these mechanisms are assimilated to the global overflow metabolism. In our last studies we aimed to decipher mitochondria efficiency in Yarrowia lipolytica, an obligate aerobe yeast known to produce large amount of citrate and with high capacity for intracellular lipids accumulation. Using genome- scale metabolic model of Y. lipolytica, we first characterized overflow metabolism in this oleaginous yeast and then we identified mitochondrial levers to trigger citrate overproduction. The model predicts that inhibition the alternative oxidase (AOX), a protein responsible for Y. lipolytica respiration during stationary phase, allows citrate optimization. These results were experimentally confirmed (prepared for submission to Nature metabolism).

De vastes études bibliographiques sur le métabolisme cellulaire eucaryote ont forcé à conceptualiser les mitochondries comme la centrale énergétique de la cellule. Cela vient de son origine évolutive et aussi parce que c’est la principale source d’ATP, la monnaie énergétique des cellules. Cependant, des études récentes et les nôtres ont tendance à considérer les mitochondries comme ” plus qu’une centrale électrique “, autrement, un organite central de la cellule avec un large spectre d’applications pour les modulations de réactions biochimiques et la production de biomolécules1-3. Des études récentes ont montré que le réseau mitochondrial est continuellement remodelé par des événements de fusion et de fission selon le contexte métabolique4. Ainsi, l’activité mitochondriale joue un rôle central sur le rendement énergétique et/ou l’efficacité énergétique, surtout lorsqu’elle est soumise à des concentrations variables de carbone. La fermentation et la phosphorylation oxydative sont deux voies métaboliques entrelacées qui caractérisent généralement l’efficacité mitochondriale. En effet, lorsqu’une molécule de glucose est convertie en pyruvate par glycolyse, elle donne 2 molécules d’ATP. Ensuite, le pyruvate peut être transformé en dioxyde de carbone et en 36 molécules d’ATP par phosphorylation oxydative (OxPhos). Alternativement, le pyruvate peut aussi être catabolisé à l’éthanol par la levure alimentaire ou au lactate dans les cellules musculaires par fermentation. En ce sens, le rendement en ATP de la fermentation est bien inférieur à celui d’OxPhos. La respiration aux transitions de fermentation se produit dans les organismes aérobies facultatifs lors de la limitation de l’oxygène (effet Pasteur), à un taux élevé de glycolyse (effet Crabtree) et même dans les cellules cancéreuses (effet Warburg)5. Tous ces mécanismes sont assimilés au métabolisme global de débordement. Dans nos dernières études, nous avons cherché à déchiffrer l’efficacité des mitochondries dans Yarrowia lipolytica, une levure aérobie obligatoire connue pour produire de grandes quantités de citrate et ayant une grande capacité d’accumulation intracellulaire de lipides. En utilisant un modèle métabolique à l’échelle du génome de Y. lipolytica, nous avons d’abord caractérisé le métabolisme de débordement dans cette levure oléagineuse, puis nous avons identifié des leviers mitochondriaux pour déclencher une surproduction de citrate. Le modèle prédit que l’inhibition de l’oxydase alternative (AOX), une protéine responsable de la respiration de Y. lipolytica en phase stationnaire, permet d’optimiser le citrate. Ces résultats ont été confirmés expérimentalement (préparés pour être soumis au métabolisme de Nature).

 

References 

  1. da Veiga Moreira, et al. Cell cycle progression is regulated by intertwined redox oscillators. Theor. Biol. Med. Model. 12, 10 (2015).
  2. da Veiga Moreira, et al. The Redox Status of Cancer Cells Supports Mechanisms behind the Warburg Effect.Metabolites 6, (2016).
  3. da Veiga Moreira, J. da V. et al. Metabolic therapies inhibit tumor growth in vivo and in silico. Rep. 9, 3153 (2019).
  4. Mitra, K., Wunder, C., Roysam, B., Lin, G. & Lippincott-Schwartz, J. A hyperfused mitochondrial state achieved at G1–S regulates cyclin E buildup and entry into S phase. Natl. Acad. Sci. 106, 11960–11965 (2009).
  5. Overflow Metabolism – 1st Edition. (2018). Available at https://www.elsevier.com/books/overflow- metabolism/vazquez/978-0-12-812208-2. (Accessed: 18th October 2018)
Alternative Mitochondrial Electron Transfer for the Treatment of Neurodegenerative Diseases and Cancers: Methylene Blue Connects the Dots

Alternative Mitochondrial Electron Transfer for the Treatment of Neurodegenerative Diseases and Cancers: Methylene Blue Connects the Dots

Shao-Hua Yang1, Wenjun Li1, Nathalie Sumien1, Michael Forster1, James W. Simpkins2, and Ran Liu1
1Center for Neuroscience Discovery, University of North Texas health Science Center, Fort Worth, TX. 76107, USA
2Department of Physiology and Pharmacology, Center for Neuroscience, Health Science Center, West Virginia University, Medical Center Drive, Morgantown, WV. 26506, USA

RÉSUMÉ
Le cerveau a un besoin exceptionnellement élevé en énergie pour le métabolisme énergétique, le glucose étant la source d’énergie exclusive. Une diminution du métabolisme énergétique cérébral et de l’absorption du glucose a été constatée chez les patients atteints de la maladie d’Alzheimer, de la maladie de Parkinson et d’autres maladies neurodégénératives, établissant un lien clair entre les troubles neurodégénératifs et le métabolisme énergétique. D’autre part, les cancers, y compris le glioblastome, ont augmenté l’absorption du glucose et dépendent de la glycolyse aérobie pour le métabolisme énergétique. Le passage d’une phosphorylation oxydative très efficace à une voie de glycolyse aérobie peu efficace (effet Warburg) fournit des macromolécules pour la biosynthèse et la prolifération. Les recherches actuelles indiquent que le bleu de méthylène, un médicament vieux d’un siècle, peut recevoir des électrons du NADH en présence du complexe I et en faire don au cytochrome C, offrant ainsi une voie alternative de transfert des électrons. Le bleu de méthylène augmente la consommation d’oxygène, diminue la glycolyse et augmente l’absorption du glucose in vitro. Le bleu de méthylène augmente l’absorption du glucose et le débit sanguin cérébral régional chez le rat lors d’un traitement aigu. De plus, le bleu de méthylène offre un effet protecteur dans les neurones et les astrocytes contre diverses insultes in vitro et dans les modèles de rongeurs de la maladie d’Alzheimer, de la maladie de Parkinson et de la maladie de Huntington. Dans les cellules de glioblastome, le bleu de méthylène inverse l’effet Warburg en augmentant la phosphorylation oxydative mitochondriale, arrête le cycle cellulaire du gliome en phase s et inhibe la prolifération des cellules gliomes. En conséquence, le bleu de méthylène active la protéine kinase activée par l’AMP, inhibe l’acétyl-coA carboxylase en aval et les kinases dépendantes de la cycline. En résumé, de plus en plus de preuves démontrent que l’amélioration de la phosphorylation oxydative mitochondriale par transfert alternatif d’électrons mitochondriaux peut offrir une action protectrice contre les maladies neurodégénératives et empêcher la prolifération des cancers.

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Pourquoi le cancer doit être traité comme une maladie métabolique

Pourquoi le cancer doit être traité comme une maladie métabolique

Écrit par le Dr. Joseph Mercola le 16 décembre 2018

En bref

  • La théorie métabolique du cancer suppose que le cancer est principalement le résultat d’un métabolisme énergétique défectueux dans les mitochondries des cellules et d’une détérioration de ces dernières.
  • Les mutations génétiques ne sont pas la cause principale du cancer, mais plutôt un effet en aval du métabolisme énergétique défectueux ; tant que vos mitochondries restent saines et fonctionnelles, vos chances de développer un cancer sont très faibles.
  • Les mitochondries normales suppriment la croissance du cancer, et pour que les cellules cancéreuses prolifèrent, vous devez avoir des mitochondries dysfonctionnelles.
  • La croissance et la progression du cancer peuvent être gérées à la suite d’une transition du corps entier des métabolites fermentescibles, comme le glucose et la glutamine, aux métabolites respiratoires, principalement les corps cétoniques qui se forment lorsque vous suivez un régime cétogène.
  • Les régimes cétogènes favorisent une fonction et une respiration mitochondriales saines, réduisent la vascularité et l’inflammation des tumeurs et favorisent la mort des cellules tumorales.

Dans le podcast présenté, le Dr Peter Attia interviewe le professeur Thomas Seyfried, Ph.D., récipiendaire de notre prix Game Changer Award en 2016 pour ses travaux sur le cancer comme maladie métabolique, qui est aussi le titre du livre de Seyfried1 sur ce sujet. Son travail est aussi largement présenté dans l’excellent livre de Travis Christofferson, “Tripping Over the Truth : The Metabolic Theory of Cancer”.

Le podcast peut être écouté (en anglais) sur le site du Dr Attia.

Seyfried, à mon avis, est simplement le meilleur biologiste du cancer au monde. L’entrevue présentée2 comporte de nombreux détails techniques qui peuvent être difficiles pour certains, mais si vous voulez comprendre les mécanismes du cancer, je vous recommande fortement de prendre le temps de l’écouter dans son intégralité, surtout vers la fin.

Il s’agit sans aucun doute de l’une des discussions les plus détaillées sur les raisons pour lesquelles les cellules cancéreuses se développent et sur la façon dont la médecine conventionnelle se trompe surtout en ce qui concerne le traitement, en particulier la radiothérapie et la chimio. Sans aucun doute, c’est l’une des meilleures interviews que Seyfried ait jamais faites. Bien qu’Attia soit un médecin formé à Harvard avec une formation en oncologie, il est souvent en désaccord avec Seyfried, qui lui enseigne les bases.

J’ai écouté toute l’interview deux fois et j’en ai appris encore plus la deuxième fois. Maintenant, j’ai une assez bonne expérience sur ce sujet, donc si vous êtes nouveau à ce sujet et que vous avez un être cher qui a besoin de cette information, vous aurez peut-être besoin d’écouter quelques fois. Vers la fin de l’interview, Seyfried aborde quelques principes très importants dans le traitement du cancer, tels que :

  • Prendre soin d’éviter les biopsies si possible, car elles sont fortement liées à la formation de métastases dans le cancer.
  • La thérapie chirurgicale peut être une intervention utile, mais elle devrait être retardée le plus longtemps possible pendant que le patient suit un traitement métabolique, de sorte que la tumeur se rétrécisse et que les marges soient mieux définies pour pouvoir être enlevée plus facilement.
  • Évitez la radiothérapie et la chimiothérapie à tout prix, car elles altèrent généralement le système immunitaire qui est responsable de la résolution de la tumeur.
  • Plus de 1 600 personnes meurent du cancer chaque jour aux États-Unis, mais 8 100 meurent du cancer chaque jour en Chine, où le problème est bien pire. Rappelez-vous qu’il s’agit de décès par jour et non de diagnostics de cancer.
  • Il est essentiel de comprendre que le nombre de décès dus au traitement du cancer est plus élevé que le nombre de décès dus au cancer lui-même.

Introduction au cancer en tant que maladie métabolique

Le dogme établi selon lequel le cancer est une maladie génétique régit actuellement tout, de la recherche financée au traitement auquel vous pouvez vous attendre d’un oncologue. En effet, c’est ce dogme qui alimente toute l’industrie du cancer. Malheureusement, cela ne mène pas à des percées significatives dans le traitement, et encore moins dans la prévention.

Seyfried et d’autres ont réussi à faire avancer la théorie selon laquelle le cancer est principalement le résultat d’un métabolisme énergétique défectueux dans les mitochondries des cellules et de dommages causés à celles-ci. En termes simples, les mutations génétiques ne sont pas la cause principale du cancer, mais plutôt un effet en aval du métabolisme énergétique défectueux. Tant que vos mitochondries demeurent saines et fonctionnelles, vos chances de développer un cancer sont minces.

Selon Seyfried, bien qu’on ne comprenne pas encore très bien comment un régime cétogène permet de maîtriser les crises d’épilepsie, le mécanisme d’action sur les cellules cancéreuses est très clair et repose sur les découvertes du Dr Otto Warburg, biochimiste de formation classique qui a reçu en 1931 le prix Nobel en physiologie ou médecine pour sa découverte de la nature et du mode d’action du cytochrome C oxydase.3

Les travaux de Warburg montrent comment les cellules obtiennent l’énergie de la respiration et comment les cellules cancéreuses ont un métabolisme énergétique fondamentalement différent de celui des cellules saines (voir la section sur l’effet Warburg ci-dessous).

Suivant les traces de Warburg, les recherches de Seyfried et d’autres montrent que le cancer est avant tout une maladie métabolique impliquant des perturbations de la production d’énergie par la respiration et la fermentation dans les cellules. Des études ont montré que le cancer est supprimé lorsque le noyau d’une cellule tumorale est transféré au cytoplasme de cellules normales avec une mitochondrie normale.

Ce que cela nous indique, c’est que les mitochondries normales suppriment la croissance du cancer, et pour que les cellules cancéreuses prolifèrent, vous devez avoir des mitochondries dysfonctionnelles.

Les recherches de Seyfried ont montré que la croissance et la progression du cancer peuvent être gérées à la suite d’une transition du corps entier des métabolites fermentescibles, comme le glucose et la glutamine, aux métabolites respiratoires, principalement les corps cétoniques qui se forment lorsqu’on suit un régime cétogène. Cette transition réduit la vascularité et l’inflammation des tumeurs tout en favorisant la mort des cellules tumorales.

Source: peterattiamd.com. crédit image : Thomas Seyfried

L’effet Warburg

Warburg a découvert que même en présence d’oxygène, les cellules cancéreuses tirent leur énergie de l’ancien processus de fermentation anaérobie (parfois appelé glycolyse), qui provoque une surproduction d’acide lactique. C’est ce qu’on appelle l’effet Warburg :

  • Aérobiquement, dans les mitochondries
  • En anaérobiose, dans le cytoplasme, qui génère de l’acide lactique, un sous-produit toxique en concentrations élevées.

La respiration aérobie est beaucoup plus efficace, capable de générer plus de 30 fois plus d’adénosine triphosphate (ATP) que la production anaérobie d’énergie. Comme nous l’avons expliqué dans l’entrevue, les cellules saines et normales produisent des quantités très minimes d’acide lactique en présence d’oxygène. Les cellules cancéreuses, par contre, se comportent très différemment.

Les cellules cancéreuses continuent de produire des quantités massives d’acide lactique, même dans un environnement oxygéné à 100 %, ce qui a amené Warburg à conclure que la cause principale du cancer est que le système respiratoire des cellules cancéreuses est défectueux, ce qui les fait passer de la production saine d’énergie aérobique à la fermentation anaérobique malsaine. Vous pouvez lire l’article de Warburg de 19564 “Sur l’origine des cellules cancéreuses” ici.

Veuillez noter que le système respiratoire dans ce contexte ne fait pas référence aux poumons, mais plutôt au traitement de l’oxygène provenant des poumons dans la chaîne de transport des électrons de la mitochondrie qui, en fin de compte, transmet les électrons de votre nourriture à l’oxygène pour créer l’eau et l’ATP.

En résumé, Warburg a découvert que les cellules cancéreuses ont des mitochondries dysfonctionnelles – d’où l’affirmation que le cancer est une maladie métabolique enracinée dans la dysfonction mitochondriale.

Différents types d’anomalies mitochondriales se retrouvent dans les cellules cancéreuses

L’une des principales raisons pour lesquelles les chercheurs modernes n’ont pas réussi à comprendre que toutes les cellules cancéreuses ont des troubles respiratoires est qu’ils ont commencé à faire des recherches sur le cancer en utilisant des cultures cellulaires, et que lorsque vous séparez les cellules des tissus et les faites croître dans un milieu, elles se comportent d’une façon qui ne serait pas normale chez l’animal ou l’humain.

C’est pourquoi de nombreux chercheurs ont affirmé que la respiration des cellules cancéreuses est normale, alors qu’elle ne l’est pas en réalité. Selon Seyfried, lors de recherches in vitro ou en culture, il semble que les cellules cancéreuses consomment beaucoup d’oxygène, même en produisant de l’acide lactique, ce qui crée de la confusion.

Il souligne que même si toutes les cellules cancéreuses ont des mitochondries défectueuses, la façon dont cette anomalie est survenue varie d’un cancer à l’autre. Dans certains cancers, il y a simplement un manque de mitochondries, ce qui signifie que la cellule n’a pas assez d’organites pour produire de l’énergie par la respiration et qu’elle retombe donc sur la fermentation comme source de production d’énergie.

Dans d’autres cancers, les cellules semblent avoir beaucoup de mitochondries, mais les organelles sont structurellement anormales. Comme l’a noté Seyfried, “la structure dicte la fonction”, donc si la structure des mitochondries est anormale, sa fonction le sera aussi. Cependant, toutes les cellules cancéreuses utilisent la fermentation pour produire de l’énergie. Seyfried n’a pas trouvé un seul cancer avec une respiration normale.

Pour se développer et se propager, les cellules cancéreuses ont aussi besoin d’un grand nombre d’éléments constitutifs, qui, selon M. Seyfried, proviennent de la voie du phosphate pentose, de la voie glycolytique et de la glutamine. “Entre le glucose et la glutamine, vous obtenez tous les éléments de base dont vous avez besoin pour une division cellulaire rapide “, dit-il.

Le cancer n’est pas une maladie d’origine génétique

Seyfried souligne également que dans ses recherches, aucune anomalie génétique n’a été trouvée dans les cellules cancéreuses, ce qui contredit fermement la théorie génétique selon laquelle le cancer est causé par des mutations génétiques. Malheureusement, Attia est toujours convaincue que la théorie génétique du cancer est vraie. Il est bien triste qu’un médecin aussi brillant et innovateur ne parvienne pas à apprécier la profondeur de la beauté de l’œuvre de Seyfried.

Dans l’ensemble, on estime que 5 % des cancers sont causés par des mutations germinales, comme le gène BRCA1, un facteur de risque génétique héréditaire connu pour augmenter votre risque de cancer du sein, ou le gène BRCA2, qui augmente votre risque de cancer de l’ovaire.

Mais comme le note Seyfried, “Ils ne sont pas déterministes.” Une certaine mutation génétique peut augmenter votre risque, mais ce n’est pas une garantie que vous développerez réellement le cancer en question, et ce n’est finalement pas la vraie cause si vous avez un cancer. Une exception est si la mutation endommage le système respiratoire des mitochondries ; alors le cancer est une possibilité très réelle.

Le chaînon manquant de Warburg

L’interview en vedette explore également les détails de la phosphorylation au niveau du substrat mitochondrial (mSLP) – le chaînon manquant dans la théorie du cancer de Warburg. Lorsque les mitochondries sont endommagées, ce qui les fait revenir à une forme de production d’énergie aussi inefficace, comment se fait-il qu’elles aient assez d’énergie pour se reproduire et croître massivement ?

Pendant des années, Seyfried a soupçonné que la fermentation du glucose n’était pas toute l’histoire, et ses recherches montrent que les cellules cancéreuses peuvent en fait fermenter non seulement le glucose mais aussi la glutamine, et que la majorité de l’énergie pour la formation du cancer provient en fait de la glutamine.

La glutamine est fermentée via mSLP dans le cycle de l’acide tricarboxylique (TCA) – également connu sous le nom de cycle de Krebs – des mitochondries. Le cycle TCA ou cycle de Krebs est une série de réactions chimiques catalysées par des enzymes qui forment un élément clé de la respiration aérobie. Seyfried explique :

“mSLP est la production d’ATP lorsque vous déplacez un groupe phosphate d’un substrat organique à une molécule d’ADP, donc c’est une ancienne façon de générer de l’énergie. En d’autres termes, c’est une molécule organique qui est un accepteur d’électrons plutôt que de l’oxygène…

Vous déplacez des groupes de phosphate d’un substrat organique vers l’ADP en tant qu’accepteur, et vous pouvez générer des quantités massives d’énergie à partir de ce processus qui peut remplacer le niveau d’énergie perdu des mitochondries endommagées…

Dans la cellule normale, vous fabriquez la plus grande partie de votre ATP à partir de la phosphorylation oxydative, mais dans la cellule cancéreuse, vous en fabriquez la plus grande partie à partir de mSLP à l’intérieur du même organite[c.-à-d. la mitochondrie]”.

Source: peterattiamd.com. crédit image : Thomas Seyfried

Source: peterattiamd.com. crédit image : Thomas Seyfried

Pourquoi les cellules cancéreuses ne se détruisent pas d’elles-mêmes

Une autre question importante est “Pourquoi les cellules cancéreuses ne meurent pas par les mécanismes apoptotiques”, c’est-à-dire le mécanisme qui déclenche le suicide cellulaire lorsque la cellule est endommagée ou fonctionne mal. Bref, parce que les mitochondries qui contrôlent cet ” interrupteur ” d’autodestruction sont dysfonctionnelles.

“La cellule contourne le contrôle normal de la vie et de la mort – l’apoptose de la cellule – parce que l’organite même qui dicte ce qui est[la mitochondrie], est maintenant défectueux,” dit Seyfried. En conséquence, la cellule revient “comme elle était avant l’arrivée de l’oxygène dans l’atmosphère de la planète”.
Une respiration mitochondriale saine prévient la formation du cancer

Le message à retenir ici est que tant que votre respiration mitochondriale demeure saine, le cancer ne se développera pas. “C’est une question de prévention”, dit Seyfried. “Comment prévenir le cancer ? Vous l’empêchez en gardant vos mitochondries en bonne santé.”

Et comment gardez-vous vos mitochondries en bonne santé ? Principalement en évitant les facteurs environnementaux toxiques et en mettant en œuvre des stratégies pour un mode de vie sain. C’est en fait le seul objectif du programme de thérapie mitochondriale métabolique détaillé dans mon livre “Fat for Fuel”. En tête de ma liste de stratégies pour optimiser la santé mitochondriale – que vous pouvez en apprendre davantage dans mon livre – sont :

Cétose nutritionnelle cyclique – La divergence par rapport à notre alimentation ancestrale – cette prévalence massive d’aliments transformés et non naturels et les quantités excessives de sucres ajoutés, de glucides nets et de graisses industrielles – est responsable de la majorité des dommages causés à vos mitochondries.

Les régimes alimentaires riches en glucides et transformés empêchent votre corps de brûler efficacement les graisses comme combustible principal, et la combustion des graisses et des cétones est beaucoup plus efficace, induisant beaucoup moins de stress oxydatif, que la combustion des glucides. Ainsi, une stratégie diététique fondamentale pour optimiser votre santé mitochondriale est de manger le bon carburant. Une fois que vous êtes devenu un brûleur de graisse efficace, vous réduisez au minimum le stress oxydatif imposé à vos mitochondries, ce qui est essentiel.

Restriction calorique – Une autre stratégie extrêmement efficace pour réduire la production de radicaux libres mitochondriaux est de limiter la quantité de carburant que vous nourrissez votre corps. Cette position n’est pas controversée car la restriction calorique a toujours montré de nombreux avantages thérapeutiques.

L’heure des repas – L’heure des repas est également importante. En particulier, manger trop tard le soir, lorsque votre corps n’a pas besoin d’énergie, est l’une des pires choses que vous pouvez faire pour vos mitochondries, car cela crée une accumulation d’ATP qui n’est pas utilisée.

Par conséquent, il n’est pas décomposé en ADP, ce qui entraîne l’arrêt de l’ATP synthase. À ce stade, toute la chaîne de transport d’électrons recule, ce qui entraîne un déversement excessif de radicaux libres et endommage l’ADN mitochondrial5.

Normaliser votre taux de fer – Le fer joue également un rôle important dans la fonction mitochondriale et, contrairement à la croyance populaire, les taux excessifs de fer sont beaucoup plus fréquents que la carence en fer. Presque tous les hommes de plus de 16 ans et les femmes ménopausées sont exposés à un risque élevé de fer.

Les femmes qui ont leurs règles sont protégées puisqu’elles perdent du sang, et donc du fer, chaque mois. Bien que la plupart des gens endommagent leurs mitochondries en mangeant un régime riche en glucides et faible en gras et/ou en protéines excessives, des niveaux élevés de fer peuvent aussi causer des dommages mitochondriaux profonds.

Lorsque vous avez des niveaux élevés de fer dans vos mitochondries, cela augmente l’oxydation, créant des niveaux élevés d’espèces réactives nuisibles d’oxygène et de radicaux libres. Heureusement, l’hyperfer est facile à traiter. Il suffit de vérifier votre taux de fer à l’aide d’un test de ferritine sérique, et si votre taux est élevé, donnez du sang deux ou trois fois par an pour maintenir un taux sain.

Un taux idéal de ferritine se situe entre 40 et 60 nanogrammes par millilitre (ng/mL). En dessous de 20 ng/mL, c’est un état de carence, et vous ne voulez certainement pas être au-dessus de 60 ou 80 ng/mL.

Il est important de noter à ce propos que les glucides en excès, en particulier lorsqu’ils sont consommés tard le soir, entraînent une réserve d’électrons, ce qui entraîne la production de superoxyde. Bien qu’il ne s’agisse pas d’un radical libre pernicieux en soi, si vous avez des niveaux élevés de fer combinés à un superoxyde élevé, il produit des radicaux libres hydroxyles, qui est l’un des plus nocifs.

La réaction chimique qui crée ces radicaux libres hydroxyles est connue sous le nom de réaction de Fenton. Bien que vous ayez certainement besoin d’assez de fer, un taux de fer trop élevé peut causer de graves dommages, et c’est l’une des façons de le faire.

Exercice – L’exercice permet de réguler les gènes PGC-1 alpha et Nrf2 qui favorisent l’efficacité mitochondriale, les aidant à grandir et à se diviser pour que vous ayez plus de mitochondries.

En termes simples, en augmentant la demande d’énergie sur vos cellules grâce à l’activité physique, les radicaux libres signalent que vous avez besoin de plus de mitochondries pour répondre à la demande énergétique. Par conséquent, votre corps s’adapte à votre niveau d’activité en créant plus de mitochondries et en les faisant travailler plus efficacement.

Fait intéressant, dans son livre “Mitochondria and the Future of Medicine”, le Dr Lee Know, un naturopathe, explique comment certaines personnes ont besoin de plus d’exercice pour maintenir la santé mitochondriale.6 Lorsque les ions hydrogène reviennent par l’ATP synthase, l’énergie est créée. Mais dans certains cas, et dans certains tissus, comme dans le tissu adipeux brun, ce processus peut devenir découplé.

Au lieu de renvoyer les ions hydrogène par l’ATP synthase, ils passent par un canal différent, créant de la chaleur plutôt que de l’énergie. L’un des avantages de ce système est qu’il permet à la chaîne de transport d’électrons de continuer à fonctionner même si vous n’utilisez pas d’énergie. Le gradient d’hydrogène est plutôt dissipé par la production de chaleur.

Si votre patrimoine génétique provient de régions équatoriales et/ou si vous avez la peau très foncée, vous aurez tendance à avoir moins de graisse brune, et donc moins de découplage mitochondrial, ce qui augmente votre risque de maladie chronique. Pour contrer ce phénomène, vous devrez faire de l’exercice régulièrement. Aussi, soyez attentif à votre taux de vitamine D, et considérez la thermogénèse froide (cryothérapie) pour construire du tissu adipeux brun et beige.

Suppléments nutritionnels – Les nutriments et cofacteurs suivants sont également nécessaires au bon fonctionnement des enzymes mitochondriales :

  • CoQ10 ou ubiquinol (la forme réduite)
  • La L-Carnitine, qui transporte les acides gras vers les mitochondries
  • D-ribose, qui est la matière première de la molécule d’ATP
  • Magnésium
    Oméga-3 d’origine marine
  • Toutes les vitamines B, y compris la riboflavine, la thiamine et la B6
  • Acide alpha-lipoïque (ALA)

Comment la thérapie métabolique peut améliorer le traitement du cancer

Seyfried n’est pas le seul à croire fermement aux origines métaboliques du cancer. Le Dr Abdul Slocum, médecin turc, utilise déjà cette information dans sa pratique clinique, où il traite de nombreux patients en phase terminale du cancer. Un nombre important de ses patients ont un cancer du pancréas, l’un des pires pronostics de tous les cancers.

Plus de 90 % des patients atteints d’un cancer du pancréas meurent dans les cinq ans. Lorsqu’ils entrent dans sa clinique, les patients sont immédiatement soumis à un régime cétogène et le suivent tout au long de leur traitement.

Il est remarquable de constater que Slocum est capable de sauver beaucoup de ces patients “sans espoir”. De plus, ses protocoles de traitement sont non toxiques. En exploitant la capacité de votre corps à combattre naturellement la tumeur, par la mise en œuvre d’une cétose nutritionnelle et d’autres stratégies, tous les agents de chimiothérapie utilisés peuvent être appliqués à la dose la plus faible possible. La pratique de Slocum révèle les avantages très réels de traiter le cancer comme une maladie métabolique.

Soutenir les thérapies métaboliques de pointe qui s’attaquent à la véritable cause du cancer : Mitochondries défectueuses

Seyfried mène des recherches précliniques au Boston College, explorant un cocktail de thérapies métaboliques dans un modèle de souris métastatique, y compris la combinaison de :

Régime cétogène Inhibiteurs glycolytiques
Oxygénothérapie Inhibiteurs de glutamine
Cétones exogènes Autres thérapies de ciblage métabolique

L’objectif de cette recherche avancée est de mettre au point un cocktail thérapeutique diététique/médicament non toxique qui peut résoudre à la fois la croissance tumorale primaire et les lésions métastatiques secondaires dans une gamme de modèles précliniques du cancer. Pour plus d’informations, vous pouvez lire l’article de son équipe,7 “Press-Pulse : A Novel Therapeutic Strategy for the Metabolic Management of Cancer”, publié en 2017 dans la revue Nutrition & Metabolism.

Références