Muscle cardiaque: Systèmes de jonction au sarco

• Muscle cardiaque ou myocarde

Système de jonction des cytosquelettes au sarcolemme

• Une partie des cardiomyocytes est en contact avec l'endomysium
• Des complexes de jonction entre le cytosquelette et la membrane plasmique permettent de faire le lien avec la matrice extra cellulaire (MEC)
• Il existe trois systèmes de jonction des cytosquelettes (exo-sarcomérique, sous-sarcolemmique et endo-sarcomérique) au sarcolemme.
• Les filaments de actinie interagissent avec la spectrine, qui interagit avec l'ankyrine
• Les filaments de desmine appartenant au cytosquelette exo-sarcomérique sont liés au complexe ankyrine-spectrine
• Le premier système permet de relier le cytosquelette exo-sarcomérique au sarcolemme
• Le cytosquelette exo-sarcomérique (filament intermédiaire de desmine) est ancré à la membrane plasmique grâce aux desmosomes
• Les filaments d’actine ainsi que ceux d’actine vont se lier à l'intégrine à la taline et à la métavinculine via l'actinine.
• Le deuxième système lie les éléments sous-sarcolemmique au sarcolemme
• L'intégrine est la protéine transmembranaire
• La dystrophine est liée à de nombreuses protéines et est associée aux filaments d’actine.
• Le 3eme système permet la liaison du cytosquelette endo-sarcomérique au sarcolemme
• Dans le sarcolemme (dans les invaginations « les cavéoles >>) il y a des canaux sensibles au voltage permettant l'entrée de calcium extracellulaire en contact avec les myofilaments.

Couplage excitation-contraction

• Le réticulum sarcoplasmique (RS) stock le calcium nécessaire à la contraction
• Le calcium libéré par le RS se fixe sur la troponine C pour permettre la contraction
• Le calcium est libéré par les récepteurs à la ryanodine (RyR2) sur la membrane du RS, des récepteurs sensibles au calcium
• Le sarcolemme forme des invaginations (tubule T) autour des myofibrilles
• Au niveau des RS, il y a de petites invaginations, les cavéoles
• Dans les cavéoles, il y a des récepteurs à la dihydropyridine (DHP-R) sensibles au voltage
• Le mécanisme de libération du calcium des RS pour la contraction est lié à la dépolarisation du tubule T (suite à un influx nerveux)
• La dépolarisation active les DHP-R, ce qui entraîne une petite entrée de calcium extracellulaire dans la cellule (localisée très proche de la membrane du RS)
• L'entrée de calcium active les RyR2 (nécessite une proximité physique) et une grande libération de calcium des RS
• Cette action permet à une grande quantité de calcium de permettre la contraction
• Chez les cardiomyocytes, la rentrée de calcium extracellulaire est indispensable à l'activation du RyR2
• Contrairement aux rhabdomyocytes (où une dépolarisation du tubule T sans entrée de calcium extracellulaire suffit à activer le RyR2)
• Le réticulum sarcoplasmique contient une concentration de calcium très importante (habituellement toxique pour la cellule) stockée grâce à la calséquestrine
• La calséquestrine est une protéine chargée négativement qui piège le Ca2+
• La stimulation du RYR2 entraîne la dépolymérisation du système calséquestrine et libère le calcium auprès des myofibrilles
• Il existe une isoforme spécifique des rhabdomyocytes, une spécifique des cardiomyocytes et une pour les leiomyocytes
• On retrouve 50 mM de Ca2+ dans un réticulum sarcoplasmique alors que 1 mM est habituellement toxique.

Rhabdomyocytes/cardiomyocytes: système de contraction, protéines sarcomériques

• Protéines identiques aux rhabdomyocytes dans les cardiomyocytes: Tropomyosine, Troponine C, a-actinine
• Isoformes spécifiques des cardiomyocytes: a-actine, Les chaînes lourdes de myosine, Troponines T et I
• On trouve aussi des protéines de la même famille mais codées par différents gènes qui sont exprimées seulement dans les cardiomyocytes

Le muscle lisse

• Les léiomyocytes régulent la vie végétative = organique, c'est tout ce qui est indépendant au sein de nos organes internes
• Localisation: Dans la paroi des organes internes et des vaisseaux : Tube digestif, appareil respiratoire, appareil reproducteur, circulation sanguine et lymphatique
• Taille variable: très grand dans l'utérus (20 µm de diamètre, 500 µm de longueur), plus petit dans les vaisseaux (4 µm de diamètre, 20 µm de longueur)
• Morphologie: mononuclée, forme fusiforme, isolés au sein d'un tissu ou organisés un quinconce
• Lisses car les myofibrilles ne sont pas positionnées en parallèle et traversent la cellule
• Au cours de la contraction, il y a une rétractation de la cellule autour du noyau et pas de raccourcissement dans la longueur
• Sarcolemme (membrane plasmique + lame basale + réticuline) qui entoure chaque léiomyocyte permet la propagation mécanique
• Endomysium: autour de chaque léiomyocyte, pas de vascularisation ni d'innervation
• Périmysium: autour des faisceaux de léiomyocytes, vascularisation et innervation
• Epimysium: si c'est un muscle indépendant
• Zones de nexus: Zones de jonctions communicantes entre léiomyocytes sans lame basale ni réticuline, (uniquement les membranes plasmiques)
• Les zones de nexus permet le couplage électrique (transmission de la dépolarisation)
• Pas de cellules satellites (pas de réparation en cas de lésion).

Contraction des léiomyocytes

• Contraction indépendante de la volonté, spontanée, involontaire
• Tonus propre avec un potentiel instable de la membrane indépendant de l'innervation et non permanente
• Stimulation mécanique: Un étirement peut provoquer une contraction plus importante du muscle
• Stimulation hormonale: Ocytocine produite lors de l'accouchement permet la contraction de l'utérus, Histamine capable de contracter la musculeuse autour des bronches et des bronchioles (bronchoconstriction)
• Régulation par le système nerveux autonome (SNA): Principalement l'orthosympathique (moins le parasympathique) et entérique (du tube digestif)
• Pseudo-syncytium: couplage électrique
• Une terminaison nerveuse/synapse pour un léiomyocyte
• Changement de potentiel de membrane transmis d'une cellule à la cellule voisine par la zone de nexus
• On ne retrouve pas de synapse sur tous les léiomyocytes du muscle
• Un nerf transmet ses neurotransmetteurs (NT) par diffusion à travers le tissu conjonctif (synapse en passant .)
• Extrémités de l'axone en bulbe, en collier de perles (varicosité)
• Chaque léiomyocyte doit recevoir ses propres neurotransmetteurs pour se contracter
• Les cellules voisines ne présentent pas de communication, il n'y a pas de nexus
• Pas de striations transversales (lisse): pas de sarcomères
• Pseudo-striations longitudinales car il y a des myofilaments mais pas de myofibrilles
• Myofilament: 15 filaments fins d'Actine, associés à 1 filament de myosine, associés à des corps denses
• Les myofilaments ne s'organisent pas dans la longueur de la cellule, ils s'organisent autour du noyau.
• Il y a une rétraction de la cellule autour de son noyau
• Ancrage au sarcolemme via l'ankyrine et la spectrine en lien avec la MEC

Activation de la myosine

• Chaînes lourdes de myosine spécifiques des léiomyocytes: forme inactives, incapables de reconnaître de l'actine sans la phosphorylation des chaînes légères régulatrices
• Les sites de fixation à l'actine n'ont donc pas besoin d'être cachés
• Les filaments épais de myosine (comme les autres types de myocytes) = 2 chaînes lourdes de myosine + 2 chaînes légères essentielles + 2 chaînes légères régulatrices (= MLC-R)
• Pas de tropine C associée aux myofilaments, remplacée par la calmoduline (protéine ubiquitaire) dans le cytoplasme
• Homologie de séquence de 70% avec la troponine C
• Protéine qui fixe 4 ions calcium
• Le complexe calmoduline-4 Ca2+ active la MLC kinase
• La MLC kinase hydrolyse l'ATP et transfert un phosphate sur la MLC-R = phosphorisation de la MLC-R
• Cette phosphorisation active la tête lourde de myosine qui peut fixer l'Actine, hydrolyser l'ATP, et effectuer le mouvement de traction sur l'actine
• Système différent de contraction par rapport aux cardiomyocytes et rhabdomyocytes
• Toujours une étape de relaxation musculaire, qui nécessite la diminution du Ca2+ cytoplasmique: recapturé par le reticulum endoplasmique lisse REL puis expulsé en extracellulaire
• La déphosphorylation de la MLC-R par une phosphatase spécifique qui conduit à l'inactivation du filament de myosine
• La majorité du calcium nécessaire à la contraction provient du milieu extracellulaire: entrée dans la cellule par des canaux calciques sensibles au voltage dans les caveoles
• Réticulums endoplasmiques lisses: peu développé, stockent un peu de calcium grâce à la calséquestrine
• Canaux calciques calcium dépendant activés par le calcium extracellulaire: sortie du calcium dans le cytoplasme
• Calcium du REL constitue une réserve mineure par rapport à celle des cardiomyocytes

Mobilisation du calcium

• Entrée du Ca2+ dans le cytoplasme par canaux sensibles au voltage des caveoles
• Le Ca2+ se lie avec la calmoduline (Calmoduline-4 Ca2+)
• Calmoduline-4 Ca2+ active la MLC kinase
• MLC kinase phosphoryle MLC-R entraînant l'activation de la tête de myosine
• Fixation de la myosine à l'actine
• Hydrolyse de l'ATP par la myosine
• Mouvement de traction de tête de myosine sur l'actine

Cellules à rapprocher structurellement et fonctionnellement des léiomyocytes

• Myofibroblastes: Fibroblastes qui, pendant la cicatrisation du tissu conjonctif (dans un environnement inflammatoire) expriment l'a-actine spécifique des léiomyocytes: l'ASMA
• Cellules myoépithéliales: Origine ectoblastique Elles sont retrouvées souvent dans les glandes sécrétrices (ex: glandes mammaires), favorise l'évacuation des produits de sécretion
• Muscle ditaleur de la pupille: origine Neuroectoblastique; protéines contractiles composant le muscle dilatateur

Conclusion (Muscle Types)

• Muscle strié squelettique: lié au squelette; rhabdomyocytes; cylindrique multinuclée; sarcomères + striations; triade tubule T jonction disques A-I; innervation par SNC et volontaire
• Muscle strié cardiaque: myocarde; cardiomyocytes; mono/binucléé; sarcomères + striations; dyade tubule T jonction stries Z; innervation SNA et automatique
• Muscle lisse: viscères, vaisseaux; léiomyocytes; fusiforme mononucléé; sans sarcomères, corps denses et pseudo-striations; peu de reticulum sarcoplasmique et sans tubule T; innervation SNA et autonome