FC14b - Histologie du Tissu Musculaire Final PDF

Histologie du tissu musculaire Professeur : COTTIER FC N°14b Date : 17/10/2023 En cas de questions sur ce cours, vous pouvez écrire à l’adresse suivante : [email protected] Les règles de courtoisies sont à respecter lors de l’envoi d’un mail. L’équipe des tuteurs se réserve le droit...

Histologie du tissu musculaire Professeur : COTTIER FC N°14b Date : 17/10/2023 En cas de questions sur ce cours, vous pouvez écrire à l’adresse suivante : [email protected] Les règles de courtoisies sont à respecter lors de l’envoi d’un mail. L’équipe des tuteurs se réserve le droit de répondre ou non à un mail. En cas de questions récurrentes, les tuteurs pourront faire un point lors des colles hebdomadaires. SOMMAIRE I. MUSCLE STRIE SQUELETTIQUE ................................................................................................................................................... 1 1. ÉTAPES DE LA CONTRACTION MUSCULAIRE ....................................................................................................................................... 1 2. SUBSTRATS DES CELLULES MUSCULAIRES STRIEES SQUELETTIQUES .......................................................................................................... 3 3. TYPES DE FIBRES MUSCULAIRES STRIEES SQUELETTIQUES ...................................................................................................................... 3 4. MASSE MUSCULAIRE ................................................................................................................................................................... 4 5. CELLULES SATELLITES .................................................................................................................................................................. 5 6. MECANISME DE REPARATION CELLULAIRE PAR LES CELLULES SATELLITES................................................................................................... 6 7. INNERVATION SENSITIVE DU MUSCLE STRIE SQUELETTIQUE ................................................................................................................... 7 II. TISSU MUSCULAIRE LISSE.......................................................................................................................................................... 8 1. GRANDES CARACTERISTIQUES DU TISSU MUSCULAIRE LISSE ................................................................................................................... 8 2. CELLULES MUSCULAIRES LISSES ...................................................................................................................................................... 9 3. APPAREIL CONTRACTILE ............................................................................................................................................................. 10 4. INNERVATION DU MUSCLE LISSE ................................................................................................................................................... 11 III. TISSU CARDIAQUE OU MYOCARDE ........................................................................................................................................ 12 1. CELLULES MYOCARDIQUES OU CARDIOMYOCYTES ............................................................................................................................. 12 2. ORGANISATION DU MYOCARDE ................................................................................................................................................... 14 3. LES BESOINS DU MYOCARDE........................................................................................................................................................ 15 En cas de questions sur ce cours, vous pouvez écrire à l’adresse suivante : [email protected] Les règles de courtoisies sont à respecter lors de l’envoi d’un mail. L’équipe des tuteurs se réserve le droit de répondre ou non à un mail. En cas de questions récurrentes, les tuteurs pourront faire un point lors des colles hebdomadaires. I. Muscle strié squelettique 1. Étapes de la contraction musculaire ÉTAPES DE LA CONTRACTION MUSCULAIRE Processus • Arrivé au niveau de la plaque motrice • Crée l’onde de dépolarisation membranaire • Transmission de l’onde de dépolarisation membranaire Première étape : 1er messager l’influx nerveux o De la membrane plasmique de la cellule musculaire striée Conséquences o En passant par sarcoplasmique les Tubule T jusqu’au réticulum ▪ Les tubules T se trouvent dans le prolongement de la membrane plasmique formée par des invaginations de celle-ci • Ouverture des canaux calciques voltages dépendants o Situés à la membrane du réticulum sarcoplasmique o Sensible à la tension exercée par la dépolarisation ce qui déclenche leur ouverture Deuxième étape : Libération du 2nd messager le calcium • Concentration cytosolique importante à la suite de l’influx nerveux Processus Au repos Troisième étape : Interaction Actine-Myosine • La tropomyosine s’interpose entre le filament d’actine et les têtes de myosines en masquant les sites de liaison situés sur l’actine 1. Interaction entre Troponine C et le calcium 2. Changement de conformation du complexe troponine/tropomyosine En présence de → Démasque le site de fixation de l’actine pour la myosine calcium 3. Interaction entre le filament d’actine et les têtes de myosines. → Tant que la concentration calcique reste élevée dans le cytosol la tropomyosine reste à distance des sites de fixation de l’actine 1 Quatrième étape : Mouvement de balayage actine/myosine Processus cyclique 1. Au repos la tête de myosine est en regard d’une molécule d’actine 2. Lors du signal de contraction, la tête de myosine fixe l’ATP ce qui entraine un léger abaissement de celle-ci 3. Hydrolyse de l’ATP en ADP + Pi modifie la position de la tête de myosine qui se redresse, la tête de myosine se retrouve alors face à la molécule d’actine G situé juste en arrière de la précédente. 4. Libération du Pi permet la fixation de la myosine à l’actine et l’énergie produite à la suite de cette libération va permettre « le coup de force » c’est-à-dire la bascule de la tête de myosine fixé à l’actine à sa position initiale Illustration du « coup de force » • La contraction conduit à un raccourcissement du sarcomère o Le glissement des filaments d’actines fixés sur les filaments épais de myosine va entrainer un rapprochement des stries Z o Le raccourcissement de chaque sarcomère va entrainer le raccourcissement des myofibrilles et donc de la cellule permettant de mobiliser les articulations à l’échelle d’un muscle Raccourcissement o Dépend de la commande de contraction et donc de la présence de calcium dans le sarcoplasme et de la production d’énergie apporté par l’hydrolyse de l’ATP 2 2. Substrats des cellules musculaires striées squelettiques SUBSTRATS DES CELLULES MUSCULAIRES STRIÉES SQUELETTIQUES • Mobilisable très rapidement au début de la contraction En premier : la Phosphocréatine • Nécessite l’intervention de la Créatine Phosphokinase qui libère une molécule de créatine et une molécule de phosphate qui se lie à un ADP pour former de l’ATP • Dégradation du glucose par glycolyse En deuxième : le Glucose • Issue du glycogène des cellules musculaires En troisième : les Acides Gras • Prend le relais dans des efforts de longues durées • Le facteur limitant est la réserve musculaire de glycogène Tous ces substrats sont présents au sein du cytoplasme de ces cellules 3. Types de fibres musculaires striées squelettiques TYPES DE FIBRES MUSCULAIRES STRIÉES SQUELETTIQUES Fibre de types I = Fibre rouge Fibre de type II = Fibre blanche Caractérisé sur une coupe par une technique enzymatique Capacités oxydatives Mitochondries Myoglobine : fixation de l’oxygène Glycolyse • Élevées • Beaucoup d’enzymes oxydatives (ATPase) • Réduites • Abondantes • Peu nombreuses • Abondante • Faible • Responsable de la couleur rouge des fibres • Responsable de la couleur blanche des fibres • Aérobie • Anaérobie 3 Type de contraction • Lente • Rapide • Contractions prolongées sollicités pour des exercices d’endurances • Contractions pour des exercices intenses mais de faible durée lors d’un sprint Proportion • Variable selon le muscle et l’individu o Chez un marathonien : quantité plus importante de fibres I dans les muscles de la cuisse o Chez un sprinteur : quantité plus importante de fibres II dans les muscles de la cuisse 4. Masse musculaire MASSE MUSCULAIRE • Fixé avant la naissance au cours de l’embryogénèse • Dont la durée de vie est égale à celle de l’individu • Renouvellement du myoplasme de façon permanente Caractéristique o Activité de synthèse protéique importante ▪ Grâce aux multiples noyaux contenus dans la cellule o Plus le nombre d’exercice est important plus le renouvellement est important et nécessaire au bon fonctionnement de la cellule musculaire • Pendant la croissance • De la longueur par incorporation de nouveaux myoblastes Augmentation • Du diamètre de chaque cellule résultant de l’élaboration de nouvelles myofibrilles o En cas d’exercice physique régulier la synthèse de nouvelles myofibrilles sera responsable de l’augmentation du volume des muscles • Protéine de la superfamille du TGF • Synthétisé par les cellules musculaires elles-mêmes Régulation notamment par la myostatine • Grâce à une action de feed-back négatif de la cellule musculaire o Toute augmentation de la myostatine entraine une diminution de la masse musculaire • Produit en excès à la suite d’une infection par le VIH si non traité o À l’origine d’une diminution de la masse musculaire 4 5. Cellules satellites CELLULES SATELLITES 5 % de l’ensemble des noyaux observés au sein d’un muscle strié squelettique • Cellule mononucléée Cellule souche du muscle strié squelettiques • Aspect indifférencié • Forme aplatie • Très résistante à l’hypoxie o Permet le renouvellement des cellules musculaires striées squelettiques altérées par des conditions hypoxiques • Disposé dans un espace (niche) entre la lame basale qui entoure la cellule musculaire et la membrane plasmique des cellules musculaires striées squelettiques o Adhèrent à la lame basale grâce à une intégrine 71 Identification difficile au microscopie photonique ▪ Intégrines : molécule transmembranaire permettant une adhérence des cellules à la matrice extracellulaire o Adhérent à la membrane plasmique grâce à une molécule d’adhérence cellulecellule : M-CAM • À fort grossissement possibilité d’individualiser ces cellules par le fait qu’elles sont très périphériques et les noyaux semblent être positionner au-delà de la limite cellulaire • À faible grossissement : difficulté de savoir si le type de noyau observé fait partie de la cellule musculaire ou de l’endothélium • Assure le remplacement de petites pertes cellulaires Contribue à la réparation cellulaire • Si la lésion musculaire est trop importante, les cellules musculaires seront remplacées par une cicatrice fibreuse du fait de la rapidité de synthèse des fibroblastes qui vont combler les espaces vides beaucoup plus rapidement que les cellules satellites o Entraine une perte de fonction o Si cicatrice fibreuse importante, possibilité de perte fonctionnelle du muscle 5 6. Mécanisme de réparation cellulaire par les cellules satellites MÉCANISME DE RÉPARATION CELLULAIRE PAR LES CELLULES SATELLITES Cellule satellite au repos • Dans sa niche entre la membrane plasmique et la lame basale • N’exprime pas MyoD et exprime PAX7 (Myo𝐷 −et PAX7+ ) • À la suite d’une modification de l’environnement, la cellule satellite active MyoD et continue d’exprimer PAX7 o Déclenche une division mitotique asymétrique pour produire 2 cellules filles ▪ 1 cellule fille reste à l’état de cellule souche et inactive MyoD En cas de lésion musculaire, la cellule satellite est activée ▪ 1 cellule fille rentre dans le processus de différenciation o À l’issu de la division, la cellule engagée dans le processus de différenciation ▪ Inactive PAX7, MyoD est toujours activé ▪ Après inactivation de PAX7, les cellules activent leur programme de synthèse protéique pour produire les molécules nécessaires à la formation des myofilaments contribuant à l’organisation des myofibrilles ▪ Fusion avec la cellule altérée apportant un noyau et des organites pour permettre la reconstruction de celle-ci Schéma d’activation des cellules satellites Culture de myoblastes : immunofluoresc ences avec AC anti-myosine et Dapi (bleu) • À partir des noyaux et de la synthèse protéique, on peut reconstituer l’ensemble des molécules nécessaire à l’organisation du myoplasme c’est ce qui est illustré sur ces cultures • Les noyaux deviennent périphériques • Les striations reprennent tout le volume cellulaire 6 7. Innervation sensitive du muscle strié squelettique INNERVATION SENSITIVE DU MUSCLE STRIÉ SQUELETTIQUE Renseigne le cerveau sur l’état de tension musculaire Fuseau neuromusculaire • Disposé au cœur du corps musculaire • Très sensible à la tension • Présente des caractéristiques de cellules musculaires • Striation présente essentiellement aux extrémités • Diamètre plus faible que les cellules extrafusales • Les cellules extrafusales sont impliquées dans la contraction efficace et communique avec les cellules intrafusales • 2 catégories (visualisable sur le schéma du milieu) Cellule musculaire intrafusale o A chaine nucléaire ▪ Les noyaux sont alignés les uns au-dessus des autres formes une « colonne » o A sac nucléaire ▪ Possède une région dilatée au niveau de laquelle les noyaux se concentrent et forme « un sac » • Entourée de fibres nerveuses sensitives o Soit qui viennent s’enrouler autour de la cellule o Soit qui vont se positionner dans les parties distales • Fibres sensitives se situant entre les cellules extrafusales tendon Organe neurotendineux o Renseigne sur l’état de tension au niveau du tendon ▪ Le tendon est constitué exclusivement de fibres de collagènes (non extensible) 7 II. Tissu musculaire lisse 1. Grandes caractéristiques du tissu musculaire lisse GRANDES CARACTÉRISTIQUES DU TISSU MUSCULAIRE LISSE Dans la paroi des organes creux : Musculeuse • Situé sous la muqueuse o Épithélium associé au tissu conjonctif • Plans d’orientations différents o Cellules musculaires lisses dans un plan longitudinal o Cellules musculaires lisses dans un plan transversal • Limité de l’extérieur par un tissu conjonctif • Reçoit vascularisation et innervation Organisation cellulaire en faisceau • Interaction cellule-cellule • Entre les faisceaux se trouve du tissu conjonctif o Dans lequel circule des vaisseaux sanguins et des éléments nerveux 8 2. Cellules musculaires lisses CELLULES MUSCULAIRES LISSES • Noyau central • 15 à 20 m de longueur • Plus petit qu’une cellule musculaire striée squelettique • Pas de striation dans le cytoplasme o Peu de myoglobine o Réticulum sarcoplasmique ▪ Localisation sous membranaire, pas de Tubule T Cellules uninucléé • Différenciation de la membrane plasmique o Nombreux dispositifs de jonction intercellulaire ▪ Jonction de type GAP assurent des transferts ioniques entre cellules o Contient des cavéoles riches en protéines cavéoline 3 ▪ Repli de la membrane plasmique, siège de nombreux récepteurs pour des neurotransmetteurs et des hormones o Récepteur à acétylcholine, adrénaline, noradrénaline o Neurotransmetteurs impliqués dans la contraction involontaire • Possible tumeurs de ce tissu appelés léïomyosarcomes • Absence de cellules satellites Microscopie électronique à transmission 9 3. Appareil contractile APPAREIL CONTRACTILE • Entre les filaments fins d’actines et épais de myosines Pas de régularité • Assemblage actine-myosine associé avec des filaments intermédiaires de desmine ou de vimentine o Myosine de type I Organisation des filaments contractiles • Intracytoplasmique : avec des corps denses cytoplasmiques 2 systèmes d’ancrage des filaments o Riches en -actinine ▪ Protéines de liaison entre les filaments du cytosquelette • A la membrane plasmique par des corps denses membranaires • Grâce à l’activation de la myosine I par une Phospho-Kinase Contraction o Dans un premier temps phosphorylation de la myosine I o Puis interaction actine-myosine 10 4. Innervation du muscle lisse INNERVATION DU MUSCLE LISSE Terminaison nerveuse • Ramification terminale extrêmement importante o Permet d’innerver un nombre élevé de cellules Axone nerveux • Présence de varicosités contenant des neurotransmetteurs o Libérés à la suite de la commande nerveuse o Se fixent sur les récepteurs de la cellule musculaire lisse Propagation de l’influx nerveux • De cellule en cellule grâce aux jonctions communicantes GAP o Car les cellules ne sont pas toutes en contact avec la terminaison nerveuse • Transmission plus lente 11 III. Tissu cardiaque ou myocarde 1. Cellules myocardiques ou cardiomyocytes CELLULES MYOCARDIQUES OU CARDIOMYOCYTES Cellules mononuclée • 85 à 100 m de longueur • Noyau central • Ancrage important cellule-cellule permettant une cohésion intercellulaire nécessaire au fonctionnement du cœur • Haute consommation d’oxygène Cellules jointives • Au niveau des traits scalariformes de 2 m présents aux extrémités ou sur les côtés des cellules • Organisation de type sarcomérique Striation du myoplasme (cytoplasme) o Alternance de bandes sombres et de bandes claires • Comme les cellules musculaires striées squelettiques • Présence de tissu conjonctif permettant une riche vascularisation du cœur 12 Microscopie photonique du myocarde A gauche : HES à fort grossissement A droite : Hematolyline ferrique à faible grossissement 13 2. Organisation du myocarde ORGANISATION DU MYOCARDE Cohérence mécanique entre 2 cellules myocardiques • Au niveau des traits scalariformes • Dans la zone des traits scalariformes • Jonction adhérente permettent une certaine continuité Système d’ancrage o Desmosomes (solidité) o Ceinture d’adhérence ▪ Ces dispositifs de jonction permettent des interactions cellule-cellule entre les moitiés de bande I situés de part et d’autre de la bande Z • Au niveau des zones membranaires situées entre les traits scalariformes Jonctions communicantes GAP • Favorise la transmission de la commande de contraction entre les cellules qui est spontanée et involontaire c’est « l’automatisme cardiaque » o Cet automatisme provient d’un tissu particulier composé de cellules myocardiques particulière : le tissu nodal 14 3. Les besoins du myocarde LES BESOINS DU MYOCARDE Tissu myocardique sensible à l’hypoxie dépend de l’apport en oxygène • Pas de cellules satellites o En cas de pertes cellulaires, la réparation conduit à la formation d’une cicatrice fibreuse non-contractile ▪ Causée par un infarctus du myocarde, c’est-à-dire une lésion du muscle cardiaque par défaut d’apport d’oxygène à la suite de l’obturation d’un vaisseau coronaire entrainant un mécanisme de nécrose cellulaire o Conduit à une insuffisance cardiaque Microscopie électronique à transmission 15