Fiche 1 - Tissu Musculaire PDF

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Tutorat PASS 2024-2025 Université Paris Cité UE 5 Histologie - Embryologie FICHE 1 Tissu musculaire Il s’agit d’une fiche récapitulative non exhaustive des notions essentielles concernant vos cours. Cela ne remplace pas les diaporamas de cours et vos notes se rapportant aux explications des professeurs. Il est primordial d’avoir compris ces notions avant tout ”apprentissage par coeur” qui se révélerait absolument improductif. Le meilleur moyen de réussir reste la compréhension, un apprentissage consciencieux des diaposi- tives et un entraînement régulier (nous vous conseillons de vous rendre régulièrement aux examens blancs du tutorat). ASSOCIATION POUR L’ACCÈS SANTÉ – UNIVERSITÉ PARIS CITÉ A2SUP Bureau T203 – 45 rue des Saints-Pères, 75006 Paris Bureau TP15 – 4 avenue de l’Observatoire, 75006 Paris Bureau 101 – 15 rue de l’Ecole de Médecine, 75006 Paris 01 42 86 40 59 www.a2sup.fr 2 Table des matières 1 Généralités 5 2 Le muscle strié squelettique 5 2.1 Rappel embryologique................................ 5 2.2 Localisation et rôle.................................. 5 2.3 Structure générale.................................. 5 2.4 Description histologique : Microscopie Optique................... 6 2.5 Description histologique : Microscopie Electronique................ 7 2.6 Les myofibrilles.................................... 8 2.6.1 Généralités sur les myofibrilles........................ 8 2.6.2 Les sarcomères................................ 8 2.7 Le système sarcotubulaire.............................. 10 2.7.1 Le réticulum sarcoplasmique......................... 10 2.7.2 Le système T................................. 10 2.7.3 Les triades.................................. 11 2.8 Description moléculaire................................ 11 2.8.1 Les myofilaments épais............................ 11 2.8.2 Les myofilaments fins............................. 12 2.8.3 Les protéines accessoires........................... 12 2.8.4 Les protéines du sarcolemme........................ 13 2.8.5 Le cytosquelette............................... 13 2.9 Les cellules satellites................................. 14 2.10 La plaque motrice................................... 15 2.11 Les fuseaux neuro-musculaires............................ 16 2.12 Vascularisation et innervation............................ 16 2.13 La contraction musculaire.............................. 16 2.13.1 Les étapes moléculaires de la contraction musculaire........... 17 2.13.2 Le déclenchement de la contraction musculaire............... 18 3 Le muscle lisse 18 3.1 Embryologie, rôle et localisation........................... 19 3.2 Organisation générale................................. 19 3.3 Description histologique : Microscopie Optique................... 20 3.4 Description histologique : Microscopie Électronique................ 21 3.4.1 Le sarcoplasme non myofilamentaire.................... 21 3.4.2 Le sarcoplasme myofilamentaire....................... 22 3.5 Description moléculaire................................ 23 3.5.1 Filaments épais................................ 23 3.5.2 Filaments fins................................. 23 3.6 Contraction musculaire................................ 24 3.6.1 Caractéristiques de la contraction...................... 24 3.6.2 Déroulement de la contraction musculaire................. 24 3.6.3 Relaxation cellulaire............................. 25 3.7 Vascularisation et réparation............................. 25 3.7.1 Vascularisation................................ 25 3.7.2 Réparation des fibres musculaires lisses................... 26 3 4 Le muscle cardiaque 26 4.1 Généralités...................................... 26 4.2 Embryologie, Rôle, Localisation........................... 27 4.3 Structure Générale du Myocarde.......................... 27 4.3.1 Le Myocarde : Muscle du Cœur....................... 27 4.3.2 Les Types de Cellules du Myocarde..................... 27 4.4 Description histologie : Microscope Optique.................... 27 4.4.1 Structure des Cellules Myocardiques.................... 27 4.4.2 Striation Transversale............................ 28 4.5 Description Histologique : Microscopie Électronique................ 28 4.5.1 Noyau, sarcoplasme et sarcolemme..................... 28 4.5.2 Les stries scalariformes............................ 29 4.5.3 Le réticulum sarcoplasmique......................... 30 4.5.4 Le système T................................. 30 4.6 Description moléculaire................................ 30 4.6.1 Les sarcomères................................ 30 4.6.2 Le cytosquelette............................... 30 4.7 Contraction...................................... 31 5 Aspect comparatif 31 4 1 Généralités Les tissus musculaires sont des tissus spécialisés dans la production du travail mécanique, c’est-a-dire dans la contraction musculaire Les myocytes sont les cellules musculaires et ont dans leur cytoplasme un matériel protéique filamentaire contractile : ce sont les myofilaments groupés en myofibrilles. Il existe 3 types de myocytes, que nous verrons en détail dans la suite de cette fiche : Les cellules musculaires striées squelettiques (rhabdomyocytes) Les cellules musculaires lisses (léiomyocytes) Les cellules musculaires cardiaques (cardiomyocytes) Les rhabdomyocytes composent le tissu musculaire strié qui est associé au squelette et a contrac- tion volontaire. Ses cellules présentent une striation transversale. Les léiomyocytes forment le tissu musculaire lisse, qui est localisé dans la paroi des viscères et des vaisseaux. La contraction des muscles lisses, sous la dépendance du système nerveux végétatif, est involontaire. Enfin, les cardiomyocytes composent le tissu musculaire cardiaque. On ne le trouve chez l’Homme qu’au niveau du myocarde. Il se caractérise par son aptitude à se contracter rythmiquement et harmonieusement de façon spontanée. Il est innervé par le système nerveux végétatif. 2 Le muscle strié squelettique 2.1 Rappel embryologique Au cours de l’embryogenèse, chaque cellule musculaire est formée par la fusion de plusieurs centaines de myoblastes qui s’allongent formant des faisceaux parallèles multinucléés. Les noyaux initialement centraux dans chaque myoblaste se déplacent vers la périphérie et les myofibrilles apparaissent dans le cytoplasme de telle sorte que, chez l’adulte, chaque cellule musculaire constitue un syncytium contenant des centaines de noyaux situés immédiate- ment sous la membrane plasmique. 2.2 Localisation et rôle Le muscle strié squelettique se fixe au squelette par l’intermédiaire du tendon et permet le mou- vement de celui-ci dans une direction bien définie grâce à sa fonction essentielle de contraction. Ils assurent les mouvements volontaires et le maintien de la posture sous le contrôle du système nerveux. Il est réparti sur tout le corps en lien étroit avec le squelette. L’orientation des fibres musculaires et la structure tendineuse permettent de différencier plusieurs types de muscles : Muscles convergents (triangulaires), circulaires, pennés (multipenné, bipenne, unipenne), parallèles, fusiformes... 2.3 Structure générale Le rhabdomyocyte, ou fibre musculaire, est l’élément fondamental du tissu musculaire strié. Il est sous l’influence du système nerveux qui contrôle la contraction, qui se fait par un rac- courcissement des fibres musculaires. 5 Ces cellules ne se divisent pas et sont incapables de croitre, ainsi en cas de lésion, elles sont remplacées par division des cellules souches appelées les cellules satellites. D’un point de vue macroscopique, on compte deux parties : Le corps du muscle, constitué des fibres musculaires juxtaposées, formant des faisceaux. Les tendons aux extrémités. Diapo 12, Tissu Musculaire, Pr Cognat Le muscle est entouré de tissu conjonctif vasculaire appelé l’épimysium Chaque faisceau musculaire est entouré par le périmysium (issu de travée conjonctive de l’épimysium). Le périmysium est le support du réseau vasculaire et entoure l’ensemble des éléments nerveux. Chaque fibre musculaire est également entourée de tissu conjonctif appelé l’endomysium, provenant du périmysium. 2.4 Description histologique : Microscopie Optique En microscopie optique, les fibres musculaires apparaissent comme des éléments allongés, plu- rinucléés qui présentent une striation transversale régulière due à la disposition particulière des myofibrilles. Leur diamètre peut aller de 10 à 100µm et leur longueur varie de quelques µm à plusieurs cm. La membrane plasmique qui entoure la cellule est doublée d’une lame basale : l’ensemble forme le sarcolemme. Enfin, on compte plusieurs centaines de noyaux en périphérie de la cellule contre la membrane plasmique. Ils sont ovoïdes allongés dans le sens de la fibre. On peut différencier deux types de rhabdomyocytes : — Les myocytes de type I : leur contraction est lente car ils assurent une fonction posturale, ils utilisent la glycolyse aérobie et ont par conséquent beaucoup de mitochondries dans leur cytoplasme. La myoglobine y est abondante, ce qui rend les fibres rouges, et leur composition compte peu de glycogène et des ATPases acides (pH 4.6) en histoenzymologie — Les myocytes de type II : leur contraction est rapide car ils assurent une fonction phasique, ils utilisent la glycolyse anaérobie et ont par conséquent peu de mitochondries dans leur cytoplasme. La myoglobine y est rare, ce qui rend les fibres blanches, et leur composition compte beaucoup de glycogène et des ATPases basiques (pH 9.4) en histoenzymologie 6 La composition d’un muscle en types I et II est fixe et il existe une corrélation entre cette composition et les propriétés contractiles d’un muscle Le sarcoplame de la cellule (c’est ainsi que l’on appel le cytoplamse qui entoure les fibrilles des fibres musculaires) contient des myofibrilles composées de protéines contractiles. Elles occupent la majeure partie du cytoplasme et sont groupées en faisceaux qui forment en coupe longitudinale des colonnes (les colonnes de Leydig) et des polygones en coupe transversale (les champs de Cohnheim). Entre ces myofibrilles, on peut retrouver les organites de la cellule. Diapo 17, Tissu Musculaire, Pr Cognat 2.5 Description histologique : Microscopie Electronique Lorsqu’on utilise un microscope électronique, on peut observer les différents éléments composant le sarcoplasme (ou cytoplasme) d’un rhabdomyocyte. On y retrouve des éléments classiques, ainsi que d’autres composants plus spécifiques aux rhabdomyocytes. D’un côté, le sarcoplasme contient des organites cellulaires habituels, (comme le noyau, les ribo- somes, l’appareil de Golgi, etc.). Ainsi, on retrouve de nombreuses mitochondries au sein du sarcoplasme, celles-ci assurant l’apport d’énergie au rhabdomyocyte. Attention cependant, ces mitochondries ne sont pas situées n’importe où dans la cellule : elles se trouvent entre les myofibrilles et sous la membrane plasmique ! De plus, on distingue une quantité relativement abondante de glycogène (forme de stockage du glucose), et ce dernier apparaît sous la forme de particules dispersées au sein du sarco- plasme (donc pas à un emplacement particulier contrairement aux mitochondries ). D’un autre côté, on note la présence d’éléments plus spécifiques aux rhabdomyocytes, comme le réticulum sarcoplasmique. Par définition, le réticulum sarcoplasmique est un réticulum endoplasmique lisse (REL) se trouvant au sein du sarcoplasme (d’où le nom “sarcoplasmique”), et sa spécificité est qu’il est longitudinal (c’est-à dire dans le sens de la longueur du rhabdo- myocyte). On notifie par ailleurs que ce réticulum sarcoplasmique est abondant. En outre, on remarque que la membrane plasmique forme des invaginations, c’est-à-dire qu’elle crée des plis vers l’intérieur de la cellule, et ces invaginations pénètrent dans le sarcoplasme. On nomme ces invaginations “tubules transversaux”. Ensemble, les tubules transversaux forment un système particulier : le système T. Enfin, au sein des sarcoplasmes de rhabdomyocyte on trouve les myofibrilles (composées de protéines contractiles). 7 2.6 Les myofibrilles 2.6.1 Généralités sur les myofibrilles Intéressons nous plus particulièrement à ces myofibrilles. Ces dernières sont en forme de cy- lindres allongés, et elles sont disposées en parallèles les unes des autres. Tout le long des myofibrilles, on peut observer une striation périodique de bandes sombres A et de bandes claires I (c’est d’ailleurs pour cela qu’on parle de muscle strié), comme vous pouvez le voir sur ce schéma du cours : Diapo 23, Tissu Musculaire, Pr Cognat Ensuite, il faut bien avoir en tête que chaque myofibrille est elle-même composée d’une succes- sion régulière de petits cylindres identiques qu’on nomme sarcomères, qui mesurent chacun 1,5 à 2,5 µm. On considère que le sarcomère correspond à l’élément répétitif et fonctionnel de base du rhabdomyocyte, c’est-à-dire que c’est lui qui est responsable de l’activité de la cellule. 2.6.2 Les sarcomères On observe sur le schéma que les sarcomères sont délimités par 2 stries Z (une de chaque côté), et chaque strie Z se situe au milieu d’une bande I claire. Ainsi, entre ces 2 demies bandes I claires, on retrouve une bande (entière cette fois) A sombre. De plus, on remarque qu’il y a une zone plus claire au milieu de cette bande A sombre, c’est la strie H. Enfin, au centre de cette strie H on trouve une ligne plus sombre, c’est la ligne M. Diapo 18, Tissu musculaire, Pr Co- gnat 8 Intéressons nous maintenant à la composition d’un sarcomère. Chaque sarcomère est constitué d’un faisceau de myofilaments parallèles à son grand axe (c’est-à-dire dans le sens de la longueur du sarcomère). Les myofilaments en question sont des filaments fins d’actine et des filaments épais de myosine. Observons ce schéma du cours d’un sarcomère : Diapo 23, Tissu Musculaire, Pr Cognat On remarque qu’au niveau des parties latérales de la bande A les filaments fins d’actine et les filaments épais de myosine se chevauchent. Cependant, ce n’est pas le cas dans toute la bande A : dans la strie H (située au centre de la bande A), les filaments épais de myosine sont les seuls présents. De plus, on observe que les filaments épais de myosine sont uniquement localisés au niveau de la bande A. Par ailleurs, on considère que la ligne M (située au milieu de la strie H, elle-même au centre de la bande A) correspond à un renflement médian de myosine. Enfin, on remarque qu’au niveau de la bande I, seuls les filaments fins d’actine sont présents. Attention à ne pas vous mélanger les pinceaux : les filaments épais de myosine sont uniquement présents dans la bande A, mais les filaments fins d’actine sont à la fois présents dans les 2 demies bandes I et dans la bande A ! Pour résumer, voici le schéma du cours qui vous indique dans des cercles les myofilaments présents (sous la forme de petits points clairs pour l’actine et de gros points foncés pour la myosine) : Diapo 21, Tissu Musculaire, Pr Cognat 9 En vous appuyant sur le schéma ci-dessus, vous pouvez voir que les filaments fins d’actine sont disposés entre les filaments épais selon un mode hexagonal régulier avec des ponts d’union. Par ailleurs, les stries Z correspondent à l’interpénétration sur une courte distance des extrémités des filaments d’actine de deux sarcomères contigus (c’est-à-dire voisins). 2.7 Le système sarcotubulaire Par définition le système sarcotubulaire désigne l’ensemble constitué du réticulum sarcoplas- mique et des tubules transversaux du système T. Intéressons nous plus en détail sur ces 2 structures. 2.7.1 Le réticulum sarcoplasmique Pour rappel, le réticulum sarcoplasmique est un réticulum endoplasmique lisse (REL) se trou- vant en quantité abondante au sein du sarcoplasme. Voici le schéma du cours présentant le réticulum sarcoplasmique : Diapo 24, Tissu Musculaire, Pr Cognat Comme on le voit avec le schéma, le réticulum sarcoplasmique est présent sous la forme d’un ensemble de tubules longitudinaux (c’est-à-dire dans le sens de la longueur de la fibre), et ces tubules longitudinaux ont des extrémités dilatées, qu’on nomme citernes terminales. Ces citernes terminales sont situées en regard de la jonction bande A/ bande I (c’est à dire en face de cette jonction). Par ailleurs, ces tubules longitudinaux sont reliés les uns aux autres par des tubules trans- versaux (c’est-à-dire perpendiculaires à la longueur de la fibre). L’ensemble formé des tubules longitudinaux et transversaux constitue un réseau de canalicules anastomosés (c’est-à-dire qu’ils sont connectés entre eux) entourant chaque myofibrille. Le rôle du reticulum sarcoplasmique est de stocker des concentrations élevées de calcium, qui seront libérées dans le cytosol lors de l’arrivée du potentiel d’action issu du neurone moteur, ce qui va induire la contraction musculaire. 2.7.2 Le système T Le 2ème élément constituant le système sarcotubulaire est le système T composé de tubules transversaux (qu’on nomme tubules T). 10 Par définition, le système T est un réseau transversal de canalicules, formé par des in- vaginations tubulaires de la membrane plasmique. Il entoure les myofibrilles au niveau de chaque jonction entre les bandes A et I. La lame basale de la cellule passe en pont au dessus des origines des invaginations de la membrane à l’origine des tubules T 2.7.3 Les triades Au niveau de chaque jonction entre bande A et bande I, un tubule T issu du système T se joint avec 2 citernes terminales adjacentes issues du réticulum sarcoplasmique, et le tout forme ce qu’on appelle une triade. Voici les 2 schémas du cours qui représentent des triades : Diapo 26, Tissu musculaire, Pr Cognat Diapo 27, Tissu musculaire, Pr Cognat 2.8 Description moléculaire 2.8.1 Les myofilaments épais Comme précisé plus haut, il y a 2 types de myofilaments au sein des sarcomères : les myofila- ments épais de myosine et les myofilaments fins d’actine. Les myofilaments épais sont composés de myosine. Cette protéine est constituée de 200 à 300 molécules de myosine native. Par ailleurs, chaque molécule de myosine pèse 470 KDa et mesure entre 140 et 170 nm de long. Chacune de ces molécules de myosine possède 2 chaînes lourdes identiques ainsi que 4 chaînes légères. Pour former le myofilament, plusieurs molécules se rassemblent en rangées régulières. Une fois le myofilament formé, on remarque que la partie centrale du filament est nue, sans tête de myosine (à la différence des muscles lisses) Concernant les chaînes qui composent les molécules de myosine, nous avons parlé de chaînes lourdes (au nombre de 2) et de chaînes légères (au nombre de 4). Voici ci dessous le schéma de votre cours décrivant une molécule de myosine : Diapo 30, Tissu musculaire, Pr Cognat 11 En observant le schéma ci dessus, on remarque que les chaines lourdes sont en forme de club de golf dont les queues forment un axe torsadé, et on notera par ailleurs que les parties distales (c’est-à-dire les extrémités) de ces chaînes sont à activité ATPasique (on voit en effet qu’il y a une poche de fixation à l’ATP). On y trouve également un site d’interaction avec l’actine. Par ailleurs, les têtes doubles des chaînes lourdes émergent du filament épais. Concernant les chaînes légères, on voit qu’elles sont fixées sur les têtes des chaînes lourdes, au niveau de leur base, dans ce qu’on appelle le domaine de transmission. Il existe 2 types de chaînes légères : LC-R : régulatrice et LC-S : essentielle (LC = light chain soit chaîne légère). Chacune de ces chaînes est présente 2 fois au niveau des têtes des chaînes lourdes, comme vous pouvez le voir sur le schéma du dessus. 2.8.2 Les myofilaments fins Passons désormais aux myofilaments fins. Ils ont un diamètre de 8 nm et sont composés majo- ritairement d’actine, de tropomyosine et de troponine. L’actine existe sous 2 formes : dans un premier temps, les molécules d’actine globulaire (actine G) se polymérisent puis s’organisent en double hélice torsadé pour former un filament (actine F). Concernant la tropomyosine, il s’agit d’un dimère filamenteux de renforcement, et la troponine quant à elle est un complexe de trois sous unités protéiques nommées TCI (T pour tropo- myosine, C pour calcium, I pour inhibiteur). Ces protéines régulatrices sont disposées le long de l’actine à intervalles réguliers en regards (c’est-à-dire en face) des têtes de myosine. Elles sont impliquées dans la régulation de la contraction. Voici le schéma de votre cours décrivant un myofilament fin : Diapo 31, Tissu musculaire, Pr Cognat 2.8.3 Les protéines accessoires Le fonctionnement du muscle squelettique dépend de l’alignement précis des myofilaments d’ac- tine et de myosine dans la myofibrille. Cela est possible grâce à des protéines qui lient les myofilaments entre eux, et leur confèrent l’élasticité nécessaire pour retrouver leur forme initiale après la contraction. Voici la liste des protéines que vous devez connaître, que je vous ai résumé sous la forme d’un tableau : 12 2.8.4 Les protéines du sarcolemme Pour rappel, le rhabdomyocyte est entouré d’une membrane : le sarcolemme. Ce dernier contient différentes protéines, qui jouent un rôle important dans les relations entre le cytosquelette des rhabdomyocytes et la matrice extra-cellulaire, que vous pouvez voir sur ce schéma de votre cours, où j’ai entouré les protéines en question : Diapo 35, Tissu musculaire, Pr Cognat →En vert : la dystrophine, qui intervient dans les relations entre les myofilaments (sur le schéma de l’actine) et un complexe glycoprotéique membranaire (dont les syntrophines). →En rouge : les complexes des. dystroglycanes et des sarcoglycanes. →En bleu : la laminine qui fait le lien avec les éléments de la matrice extracellulaire. 2.8.5 Le cytosquelette Au sein des rhabdomyocytes, le cytosquelette est réparti dans 3 types de localisation : en- dosarcomérique (dans le sarcomère), exosarcomérique (en dehors du sarcomère) et sous sarcolemmique (ou sous membrannaire). Je vous ai regroupé les protéines qui composent ces cytosquelettes sous la forme d’un tableau : 13  Petit point sur le cytosquelette sous sarcolemmique : Le complexe dystrophine-protéines associées : Son rôle est de consolider la membrane et l’espace sous membranaire lors de la contraction musculaire. Pour cela, il crée un pont entre le réseau d’actine sous membranaire ainsi que le réseau de laminines et de collagène de type VI. Aussi, la dystrophine est une très grosse protéine (427 kDa) qui est située sous le sarcolemme. Elle y est présente au sein d’arcs qu’on appelle costamères. Au sein de ces costamères, la dys- trophine se lie à de nombreuses protéines. Par ailleurs, une mutation du gène codant pour la dystrophine est à l’origine de la dystrophie musculaire de Duchenne. Le complexe intégrine/ taline / vinculine : Ce complexe fait partie intégrante des costa- mères (avec la dystrophine également). Il permet l’ancrage des sarcomères (au niveau des stries Z) à la région sous membranaire, ainsi qu’à la lame basale (grâce aux intégrines). 2.9 Les cellules satellites Il est important de savoir que les cellules musculaires ne se divisent pas. Elles sont rempla- cées par des cellules satellites. Les cellules satellites sont des cellules souches inactives qu’on peut aussi qualifier de cellules myogéniques de réserve. Suite à une lésion musculaire ou avec l’exercice physique, les cellules satellites sont activées et prolifèrent. Diapo 39, Tissu Musculaire, Pr Cognat Les cellules satellites ne sont pas visibles en microscopie optique. En revanche, elles apparaissent petites et fusiformes avec un seul noyau en microscopie électronique. Elles sont situées entre le sarcolemme et la lame basale souvent à proximité des capillaires sanguins. 14 2.10 La plaque motrice Le muscle strié squelettique est innervé par un neurone moteur : le motoneurone. La jonction entre ce motoneurone et la fibre musculaire est une synapse neuromusculaire. A savoir : synapse neuromusculaire = jonction neuromusculaire = plaque motrice. Diapo 41, Tissu Musculaire, Pr Cognat Un motoneurone peut innerver plusieurs fibres musculaires réparties aléatoirement dans le muscle. L’ensemble formé par le motoneurone et les fibres musculaires innervées est appelé unité motrice. Un muscle est constitué de plusieurs unités motrices. C’est le nombre d’unités motrices activées et recrutées qui fait varier la force développée par le muscle. Cependant, une fibre musculaire ne possède qu’une seule plaque motrice dans sa partie moyenne. Autrement dit, une fibre n’est innervée que par un seul motoneurone. Le neurotransmetteur libéré au niveau du bouton synaptique (extrémité du motoneurone) est l’acétylcholine. La fente synaptique sépare l’élément pré-synaptique (axone du motoneurone) de l’élément post- synaptique (plaque motrice). Elle est composée de 2 parties : — Fente synaptique primaire (à proximité du bouton synaptique) — Fente synaptique secondaire (entre les replis de la plaque motrice) Diapo 42 et 44, Tissu Musculaire, Pr Cognat La membrane sarcolemmique possède des replis jonctionnels : ce sont les zones actives de la synapse qui contiennent les récepteurs pour l’acétylcholine. Ces replis permettent d’augmenter la surface de contact entre les éléments pré et post synaptiques. 15 2.11 Les fuseaux neuro-musculaires Les fuseaux neuro-musculaires sont des récepteurs sensoriels encapsulés dans le muscle. Ils sont disposés de façon parallèle aux rhabdomyocytes et sont composés de fibres musculaires spécialisées ainsi que de fibres nerveuses. Ils répondent au degré de tension et à la vitesse d’étirement. En effet, en cas d’étirement, les fibres sensitives ont des influx qui partent vers la moelle épinière et font relais avec des neurones moteurs exerçant ainsi un rétrocontrôle de la force de contraction musculaire. Diapo 45, Tissu Musculaire, Pr Cognat 2.12 Vascularisation et innervation Les fibres du muscles strié squelettique sont vascularisées grâce à un réseau anastomotique de capillaires à mailles rectangulaires entourant les fibres. La densité de ce réseau varie selon le type de fibre concernée. Ce réseau est indispensable à l’oxygénation des tissus. Comme expliqué précédemment, les fibres musculaires du muscles strié squelettique sont inner- vées par un motoneurone formant ainsi des unités motrices. Le corps cellulaire du motoneurone est situé dans la corne antérieure de la moelle épinière. 2.13 La contraction musculaire La contraction musculaire est déclenchée par une dépolarisation de la membrane plas- mique sous l’effet d’un potentiel d’action. La dépolarisation s’étend le long des membranes du système T puis est transférée au réticulum par l’intermédiaire des triades. Cette dépolarisation du réticulum provoque la libération du calcium, qui aura un rôle très important pour activer la contraction musculaire. Ainsi, on a la transformation d’une énergie chimique en une énergie mécanique, qui provo- quera le raccourcissement des sarcomères, donc de la myofibrille et par conséquent du muscle. En effet, plus le sarcomère est contracté, plus la strie H et les demi-bandes I raccourcissent, alors que la bande A ne se modifie pas. Si le muscle est étiré, les conséquences sont inverses : la strie H et les demi-bandes I deviennent plus larges et la bande A reste toujours identique. Comme on peut le constater sur ces schémas. 16  Diapo 4, Tissu Musculaire 2, Pr Cognat À l’échelle moléculaire, on aura une modification des liaisons (ponts d’union) unissant les fi- laments d’actine et de myosine qui entraînera par la suite le raccourcissement des sarcomères. Tout ceci est régulée notamment par la tropomyosine 2.13.1 Les étapes moléculaires de la contraction musculaire Tout d’abord, rappelons les différents acteurs : — Les myofilaments fins, constitués d’actine en grande partie, de tropomyosine et de troponine — Les myofilaments épais de myosine, composés d’une tête qui va venir s’accrocher sur les myofilaments fins — Le calcium qui va avoir pour rôle de chasser les protéines qui vont gêner la liaison entre les deux types de myofilaments — L’ATP qui sera la source d’énergie afin que la contraction ait lieu On peut désormais débuter le cycle. Pour que ce soit plus simple, on partira de la dissociation de la tête de myosine à l’actine ( au repos ) à cause de la présence d’ATP. Lorsqu’il y a une dépolarisation du sarcolemme au niveau des tubules T des triades, il en résulte le largage du calcium par les citernes du réticulum. Ce calcium se fixe sur la troponine C et ceci déplace la tropomyosine. La découverte du site de fixation de l’actine permet au myofilament de se fixer. Ainsi, nous avons le contact actine-myosine qui forme un angle à 90°. Par la suite, l’hydrolyse de l’ATP en ADP +Pi, par la tête de myosine, engendre une libération d’énergie qui occasionne un changement de conformation du domaine de transmission. Par conséquent, la fixation actine-myosine devient plus forte et ceci provoque le déplacement de l’actine, et donc, le raccourcissement du sarcomère. Enfin, la libération de l’ADP achève le déplacement avec un angle de tête de myosine-actine à 45°. Le filament fin est finalement déplacé de 10 nm. Et puisque c’est un cycle, les mêmes 17 étapes s’enchaînent à chaque fois qu’il aura une dépolarisation, dans le cas physiologique, donc on poursuivra avec le retour de l’ATP comme décrit plus haut !!! 2.13.2 Le déclenchement de la contraction musculaire Finissons d’aborder le muscle strié squelettique avec le déclenchement de la contraction mus- culaire. Premièrement, il y a l’arrivée du potentiel d’action. Ce potentiel d’action provoque l’ouver- ture des canaux calciques et l’entrée de calcium dans la cellule. Le calcium cytoplasmique entraîne la libération du calcium contenu dans le réticulum sarcoplasmique. Par conséquent, il y a une augmentation locale du calcium cytoplasmique. Ceci engendre une sommation de l’ensemble des signaux calciques. Comme on l’a vu juste avant, le calcium se lie à la troponine C initiant la contraction. Tu me diras peut-être que c’est bien beau tout ça, mais comment on passe à la relaxation musculaire ? Il y a deux manières induisant la relaxation musculaire, et les deux jouent sur la concentration de calcium ( car plus de calcium, plus de contraction hehe) : — Soit par recaptage du calcium, après détachement du calcium de la troponine C, dans le réticulum sarcoplasmique à l’aide d’une pompe ATP dépendante. En effet, puisque le calcium est plus concentré dans le réticulum sarcoplasmique que dans le cytoplasme, il faudra utiliser de l’énergie afin de le faire entrer contre son gradient de concentration. — Soit avec un échangeur sodium-calcium, qui va faire sortir le calcium contre son gradient, dans le milieu extracellulaire et faire entrer du sodium selon son gradient de concentration dans la cellule. C’est ce qu’on appelle un antiport. Toutefois, pour maintenir la différence de potentiel de membrane des pompes Na/K ATPase sont présentes. Diapo 11, Tissu Musculaire 2, Pr Cognat 3 Le muscle lisse Maintenant que vous en avez fini avec le muscle strié squelettique, on va s’attaquer au muscle lisse. 18 3.1 Embryologie, rôle et localisation Le muscle lisse est un muscle d’origine mésenchymateuse. En effet, au cours de la différencia- tion, les cellules mésenchymateuses vont avoir tendance à s’allonger et s’effiler pour s’enrichir très progressivement en myofilament. Le muscle lisse va se localiser dans les parois suivantes : vasculaires, canaux excréteurs des glandes, mais aussi celles des organes creux (utérus, tube digestif, vessie…) Finalement, le muscle lisse sert à la contraction involontaire, lente et soutenue. Il va avoir une activité spontanée et autonome (il est d’ailleurs innervé par le système nerveux autonome ). Je vous laisse la petite diapo du cours qui résume un peu ce qu’on vient de voir : Diapo 14, Tissu Musculaire 2, Pr Cognat 3.2 Organisation générale Le muscle lisse étant un appareil contractile, il est composé de myofilaments et de corps denses. Chacune de ses fibres musculaires va être entourée d’endomysium. Ces fibres musculaires vont avoir plusieurs dispositions : — En faisceaux : les cellules sont imbriquées les unes les autres en quinconce et le tissu conjonctif (constitué de fibres réticuliniques et collagènes, voir schéma ci-dessous) va assurer la cohésion de l’ensemble. On donnera l’exemple du muscle redresseur des poils ainsi que des muscles de l’accommodation. — En rubans — En tuniques — En cellules isolées Diapo 17, Tissu Musculaire 2, Pr Cognat 19 Vous pouvez remarquer sur la coupe en microscope optique du tissu musculaire lisse d’une part l’organisation en faisceau du muscle, et marqués par la flèche noire, le fin réseau de fibres réticuliniques qui entoure chaque cellule musculaire lisse. 3.3 Description histologique : Microscopie Optique On va s’appuyer sur deux types de coupes pour décrire les cellules du muscle lisse. — Coupe longitudinale : d’abord, si on analyse la coupe longitudinale, on remarque que les cellules vont avoir une forme fusiforme avec des extrémités effilées. Le noyau allongé est situé au centre de la cellule dans la partie la plus large, dans une région dépourvue de myofibrilles et peut avoir un aspect en “tir bouchon”. La longueur des cellules dépend de la localisation de ces dernières : par exemple sa longueur est de 20µm dans les vaisseaux sanguins, et peut atteindre jusqu’à 700µm dans l’utérus. — Coupe transversale : en coupe transversale, on va plutôt voir une forme arrondie et étroite, de diamètre entre 4 et 20µm. Le cytoplasme est éosinophile et sans striations transversales, et on a également un sarcolemme fin qui se compose d’une lame basale (qui unit entre elles les cellules musculaires) et d’une membrane plasmique qui présente des épaississements (plaques d’ancrages ou plaques denses membranaires). Je vous mets également les petits schéma récapitulatifs de votre cours : Diapo 19, Tissu Musculaire 2, Pr Cognat Finalement, on va différencier plusieurs types de cellules selon leur localisations et leur rôle : — Cellules rameuses dans la paroi des artères élastiques. — Cellules myofibroblastiques qui ont un rôle important dans le processus de cicatrisation. — Cellules myoépithélioïdes de Ruyters dans la paroi des artérioles des glomérules rénaux. — Cellules myoépithéliales (aplaties) qui entourent les acinus et les canaux excréteurs ob- servées dans certaines glandes (sudoripares, seins, salivaires). — Péricytes situés à la surface externe de certains capillaires. — Rétine irienne recouvrant la face postérieur de l’iris. 20 3.4 Description histologique : Microscopie Électronique Le muscle lisse se distingue par des caractéristiques histologiques spécifiques observables en microscopie électronique, qui mettent en lumière son organisation cellulaire et ses mécanismes de fonctionnement. Tout d’abord, en périphérie de chaque cellule musculaire lisse, on peut retrouver une structure composée de la membrane basale et de la lame basale, appelée le sarcolemme. Ensuite, la membrane plasmique des cellules musculaires lisses est notable pour ses nom- breuses invaginations, qui forment des structures similaires à des vésicules d’endocytose. Ces invaginations augmentent la surface membranaire disponible, facilitant ainsi les échanges ioniques et moléculaires ainsi que la transduction de signaux, essentiels pour les proces- sus de contraction et de relaxation musculaires. À l’intérieur de la cellule, le sarcoplasme (l’équivalent du cytoplasme dans les cellules) est sub- divisé en deux composants : le sarcoplasme myofilamentaire et le sarcoplasme non myofila- mentaire. Ces deux types de sarcoplasme se distinguent par leur composition qu’on détaillera par la suite. Enfin, les cellules musculaires lisses sont connectées entre elles par deux types de jonctions intercellulaires, qui sont essentielles pour la cohésion et la communication intercellulaire : — Les jonctions communicantes, ou « gap junctions », permettent le passage direct des ions et des petites molécules, ce qui facilite la propagation rapide de l’excitation électrique entre les cellules et assure une contraction synchronisée du tissu. — Les plaques d’attache pour le couplage mécanique, assurent une stabilité mécanique et un alignement des cellules. Elles sont constituées de trois composants : la ligne dense, la plaque dense et les filaments de desmine, qui assurent la transmission des forces contrac- tiles. 3.4.1 Le sarcoplasme non myofilamentaire Dans les cellules musculaires lisses, le sarcoplasme non myofilamentaire occupe principalement les régions périnucléaires, ainsi que les extrémités de la cellule et les zones sous-jacentes à la membrane plasmique. Il est caractérisé par un faible contenu en organites impliqués dans le métabolisme oxydatif, tels que les mitochondries, suggérant un métabolisme largement anaérobie. Cela est également corrélé avec une faible réserve de glycogène, la principale source de glucose utilisée lors de l’activité cellulaire. De plus, le sarcoplasme non myofilamentaire est dépourvu de myoglobine, une protéine impliquée dans le stockage de l’oxygène. On note également l’absence de tubules transverses. Le réticulum sarcoplasmique, bien qu’il soit peu développé dans les cellules musculaires lisses, est impliqué dans le stockage et la régulation du calcium intracellulaire. Ce dernier joue un rôle crucial dans le contrôle de la contraction musculaire via la libération et la recapture de l’ion calcium, élément indispensable au proces- sus de contraction du muscle lisse. Les cônes sarcoplasmiques, quant à eux, sont localisés aux extrémités des cellules. Ces structures contiennent des organites essentiels au fonctionnement cellulaire, notamment l’appa- reil de Golgi, responsable de la maturation et du transport des protéines, ainsi que le réticulum endoplasmique granulaire (REG), qui participe à la synthèse des protéines. Ces cônes abritent également quelques mitochondries. Leur rôle est essentiel dans la production d’énergie et la gestion des processus cellulaires vitaux. Les cavéoles, qui sont des invaginations spécialisées de la membrane plasmique, forment une association fonctionnelle avec le réticulum sous-membranaire. Elles jouent un rôle majeur dans 21 la régulation des échanges cellulaires et sont considérées comme des équivalents fonctionnels des tubules T présents dans les muscles striés. Elles augmentent considérablement la surface membranaire (d’environ 60 %), facilitant ainsi l’interaction avec l’environnement extracellu- laire. L’une des fonctions cruciales de ces structures est de servir de réservoir de calcium extracellulaire, qui peut rapidement pénétrer dans la cellule lors de la contraction musculaire. 3.4.2 Le sarcoplasme myofilamentaire Le sarcoplasme myofilamentaire des cellules musculaires lisses est principalement constitué de myofilaments, bien que ces derniers ne soient pas organisés de manière aussi systématique (ensemble de faisceaux irréguliers) que dans le muscle squelettique. Les myofilaments présents dans le muscle lisse se répartissent en deux catégories : — Filaments épais, constitués de myosine, une protéine motrice qui interagit avec l’actine pour produire la contraction musculaire. — Filaments fins composés d’actine. Le rapport entre les filaments épais et fins est d’environ 1 pour 12. Les filaments fins sont re- groupés en faisceaux, alignés le long du grand axe de la cellule. Ces faisceaux ne forment pas un motif régulier comme c’est le cas dans le muscle strié, ce qui reflète une organisation moins structurée du muscle lisse. Les corps denses, caractéristiques du muscle lisse, sont des formations lenticulaires dont le diamètre varie entre 100 et 300 nm. Ils sont disséminés dans le sarcoplasme et jouent un rôle semblable à celui des stries Z dans les muscles striés, en servant de points d’attache pour les filaments d’actine. Ces corps denses contiennent de l’α-actinine, une protéine qui favorise l’attachement des filaments d’actine. Les corps denses sont également liés aux filaments intermédiaires, qui peuvent être constitués de desmine ou de vimentine dans le cas des cellules musculaires lisses des vaisseaux sanguins. Ces filaments intermédiaires se lient aux plaques d’attache situées sur la membrane plasmique, assurant ainsi un couplage mécanique entre les cellules et permettant la transmission de la force générée par la contraction à travers tout le tissu musculaire. Sur ce schéma, on voit bien que les filaments fin d’actine sont relié aux corps denses. Diapo 25, Tissu musculaire 2, Pr Co- gnat 22  Diapo 26 et 27, Tissu musculaire 2, Pr Cognat Ce sont deux autres schémas qui illustrent bien l’organisation dans le muscle lisse et ils sont à bien connaître pour l’examen. 3.5 Description moléculaire Le muscle lisse, présent principalement dans les parois des organes creux (comme les intestins, les vaisseaux sanguins, la vessie, etc.), diffère du muscle strié par sa structure et son mode de contraction. Au niveau moléculaire, deux types de filaments sont essentiels pour la contraction du muscle lisse : les filaments épais et les filaments fins. 3.5.1 Filaments épais Les filaments épais du muscle lisse sont principalement constitués de myosine. Chaque molé- cule de myosine est formée de deux chaînes lourdes, appelées SmM1 et/ou SmM2, associées à deux paires de chaînes légères (LC20P et LC17). Contrairement au muscle strié, où les têtes de myosine ne sont présentes qu’à des points spé- cifiques, dans le muscle lisse, les têtes de myosine sont réparties sur toute la longueur du filament. Cela permet une interaction plus continue avec les filaments d’actine, facilitant une contraction plus prolongée et efficace. Les filaments de myosine dans le muscle lisse sont également plus longs, ce qui confère une plus grande amplitude de contraction. Cependant, ces filaments sont souvent considérés comme instables, car leur organisation peut varier en fonction de l’état contractile de la cellule. 3.5.2 Filaments fins Les filaments fins sont constitués principalement de deux polymères torsadés d’actine, une protéine qui interagit avec la myosine pour permettre la contraction musculaire. À la différence du muscle strié, où l’actine est associée à la troponine et à la tropomyosine, dans le muscle lisse, l’actine est uniquement associée à la tropomyosine, sans la présence de troponine. Des protéines comme la caldesmone et la calponine sont également associées aux filaments d’actine. Ces protéines jouent un rôle de régulation en modulant l’interaction entre l’actine et la myosine. La calponine, en particulier, est répartie à intervalles réguliers le long du filament fin et aide à stabiliser les interactions. 23 Enfin, il existe une interaction entre les filaments d’actine et les filaments intermédiaires, qui contiennent la filamine. Cette dernière joue un rôle clé dans la structuration du cytosque- lette et dans la stabilité mécanique de la cellule musculaire lisse. Diapo 29, Tissu musculaire 2, Pr Cognat 3.6 Contraction musculaire 3.6.1 Caractéristiques de la contraction La contraction du muscle lisse est involontaire, c’est-à-dire qu’elle est contrôlée par le sys- tème nerveux autonome. Elle est également durable et soutenue, ce qui permet au muscle de maintenir une contraction prolongée sans se fatiguer rapidement. Un exemple typique de cette contraction soutenue est le péristaltisme observé dans le tube digestif, où les muscles lisses se contractent de manière coordonnée pour faire avancer le contenu intestinal. Le mécanisme de la contraction résulte du glissement des myofilaments, où les filaments fins d’actine glissent entre les filaments épais de myosine. Ce glissement est alimenté par l’ATP, qui fournit l’énergie nécessaire à l’interaction entre l’actine et la myosine. Dans le muscle lisse, la régulation de la contraction est différente de celle du muscle strié. En effet, il n’existe pas de molécule de régulation (comme la troponine) qui bloque le site de liaison de l’actine. Cela signifie que les filaments sont toujours dans un état prêt à être activé, mais la régulation de la contraction repose principalement sur des mécanismes liés à la concentration de calcium intracellulaire et à des phosphorylations spécifiques. 3.6.2 Déroulement de la contraction musculaire La contraction du muscle lisse est un processus complexe qui implique une série d’événements déclenchés par une augmentation du calcium cytoplasmique. Voici les étapes clés du processus : — Augmentation du calcium cytoplasmique : Le premier événement de la contraction est l’augmentation de la concentration de calcium dans le cytoplasme de la cellule mus- culaire. Ce calcium provient principalement du réticulum sarcoplasmique où il est libéré grâce à des protéines comme la calséquestrine et la calréticuline. Le calcium peut égale- ment provenir de l’extérieur de la cellule via des canaux calciques sarcoplasmiques ou des canaux voltage-dépendants situés dans les cavéoles. 24  — Activation de la calmoduline : Lorsque le calcium est libéré dans le cytoplasme, il se fixe sur une protéine régulatrice appelée calmoduline. L’association du calcium avec la calmoduline permet l’activation de l’MLC-K (myosin light chain kinase), une enzyme qui phosphoryle la chaîne légère LC20P de la myosine. — Modification conformationnelle de la myosine : Une fois phosphorylée, la myosine subit une modification conformationnelle qui active son activité ATPase. Cela permet à la myosine d’hydrolyser l’ATP, libérant ainsi l’énergie nécessaire pour former des ponts entre l’actine et la myosine. C’est cette interaction qui génère la force nécessaire à la contraction musculaire. — Mouvements des filaments et raccourcissement cellulaire : Les têtes de myosine effectuent des mouvements de bascule, provoquant le glissement des filaments fins le long des filaments épais. Ce glissement aboutit à un raccourcissement de la cellule musculaire, qui prend alors une forme plus globulaire, caractéristique des cellules en contraction. Diapo 32, Tissu musculaire 2, Pr Cognat 3.6.3 Relaxation cellulaire La relaxation du muscle lisse est un processus crucial qui permet à la cellule musculaire de revenir à un état relâché après une contraction. Ce processus débute par une diminu- tion du taux de calcium dans le cytoplasme. Cette baisse de calcium s’explique par deux mécanismes : soit le calcium est expulsé hors de la cellule, soit il est réintroduit dans le réticulum sarcoplasmique. Une fois que le calcium intracellulaire diminue, l’enzyme MLC-K (Myosin Light Chain Ki- nase), responsable de la phosphorylation des chaînes légères de myosine et donc de la contrac- tion, devient inactive. Simultanément, une autre enzyme, la MLC-P (Myosin Light Chain Phosphatase) s’active, provoquant la déphosphorylation des chaînes légères de la myosine (LC 20 P). Cette déphosphorylation est un élément clé de la relaxation musculaire, car sans elle, les ponts actine-myosine restent attachés, empêchant ainsi le relâchement. Suite à cette déphosphorylation, les ponts actine-myosine, qui étaient responsables de la contrac- tion, se détachent. Cette dissociation conduit à la relaxation de la fibre musculaire, permettant à la cellule de reprendre sa forme initiale. 3.7 Vascularisation et réparation 3.7.1 Vascularisation Le muscle lisse est vascularisé d’une manière très particulière. En effet, les vaisseaux sanguins ne pénètrent jamais directement à l’intérieur des faisceaux de fibres musculaires 25 lisses. Cependant, cela ne signifie pas que les fibres musculaires lisses sont isolées des apports sanguins. Les vaisseaux sanguins sont en réalité localisés au niveau du périmysium, une fine couche de tissu conjonctif qui entoure les faisceaux musculaires. 3.7.2 Réparation des fibres musculaires lisses Contrairement à d’autres types de tissus musculaires, comme le muscle squelettique, les fibres musculaires lisses possèdent une capacité de réparation limitée. Lorsque ces fibres sont endommagées, leur réparation repose principalement sur deux mécanismes. Le premier est la différenciation des cellules mésenchymateuses en nouvelles fibres musculaires lisses. Le second mécanisme repose sur la mitose des fibres musculaires préexistantes, c’est-à-dire leur division pour générer de nouvelles cellules. 4 Le muscle cardiaque 4.1 Généralités Le cœur est un organe musculaire essentiel à la circulation sanguine, qui assure le pompage du sang à travers le corps. Il est composé de quatre cavités : — Deux oreillettes (droite et gauche) — Deux ventricules (droite et gauche) Ces cavités sont séparées par des cloisons, qui empêchent le mélange de sang oxygéné et désoxy- géné. Le cœur est constitué de trois couches principales : — L’endocarde : la couche interne, qui tapisse les cavités cardiaques et est en contact direct avec le sang. — Le myocarde : la couche intermédiaire, qui est la plus épaisse et composée de cellules musculaires cardiaques (myo signifie muscle en grec). — Le péricarde : une double couche qui entoure et protège le cœur : Péricarde fibreux : couche externe, épaisse et résistante, qui fixe le cœur dans la cavité thoracique. Péricarde séreux : constitué de deux feuillets (pariétal et viscéral), avec un espace péricardique contenant du liquide pour réduire les frottements. Je vous ai détaillé chaque partie pour que vous compreniez bien mais l’essentiel est de savoir que le cœur est composé de trois tuniques. Diapo 37 et 38, Tissu musculaire 2, Pr Cognat 26  Remarque : le préfixe endo- signifie, en grec, « à l’intérieur, en dedans ». 4.2 Embryologie, Rôle, Localisation Le myocarde est d’origine mésenchymateuse. Pendant le développement embryonnaire, les cellules mésenchymateuses se différencient en cellules musculaires spécialisées. Elles s’allongent et s’effilent progressivement, tout en accumulant des myofilaments, des structures protéiques indispensables à la contraction musculaire. Ce processus permet la formation d’un tissu capable de contractions rythmiques involontaires, qui deviendra le myocarde. Le rôle principal du myocarde est de permettre les contractions involontaires rythmiques du cœur. Grâce à sa structure musculaire spécialisée, il assure la propulsion du sang dans tout le corps via les contractions coordonnées des cavités cardiaques (oreillettes et ventricules). Le myocarde est situé entre l’épicarde (la couche externe) et l’endocarde (la couche interne) de la paroi du cœur. Il se trouve ainsi principalement au niveau de la paroi externe du cœur, mais il est également présent entre deux zones de l’endocarde, au niveau des cloisons interauriculaires (entre les oreillettes) et interventriculaires (entre les ventricules). 4.3 Structure Générale du Myocarde 4.3.1 Le Myocarde : Muscle du Cœur Le myocarde est un muscle strié, c’est-à-dire que, tout comme les muscles squelettiques, il présente sous le microscope une alternance de bandes sombres et claires. Ces bandes, appelées bandes A et bandes I, correspondent aux zones où les myofilaments (actine et myosine) sont organisés pour permettre la contraction musculaire. Bien que le myocarde ressemble aux muscles squelettiques à certains égards, il diffère par certains aspects, notamment le fait qu’il fonctionne de manière involontaire et rythmique tout au long de la vie, sans nécessiter de contrôle conscient. 4.3.2 Les Types de Cellules du Myocarde Le myocarde est composé de plusieurs types de cellules spécialisées, chacune ayant un rôle spécifique dans le fonctionnement cardiaque : — Les cellules myocardiques (ou cardiomyocytes) : ce sont des cellules contractiles qui forment la majorité du myocarde. Ce sont elles qui génèrent la force nécessaire à la contraction du cœur. Ces cellules possèdent des sarcomères, les unités fonctionnelles responsables de la contraction musculaire. — Les cellules cardionectrices : ce sont des cellules musculaires spécialisées qui sont non contractiles mais participent au système de conduction cardiaque. En effet, elles génèrent et transmettent les impulsions électriques qui déclenchent la contraction du myocarde. — Les cellules myoendocriniennes : ces cellules ont une fonction endocrine et participent la régulaition hormonale. 4.4 Description histologie : Microscope Optique 4.4.1 Structure des Cellules Myocardiques Les cellules myocardiques sont allongées, mesurant entre 15 à 20 µm de diamètre et de 50 à 100 µm de longueur. Elles présentent des caractéristiques particulières : 27  — Extrémités en marche d’escalier : les cellules myocardiques ne sont pas alignées linéai- rement comme dans le muscle squelettique, mais forment une sorte de marche d’escalier. Cette disposition est due à la présence de systèmes de jonctions spécialisées appelées stries scalariformes, qui permettent une transmission efficace de la force contractile et le passage du potentiel d’action d’une cellule à l’autre. — Noyau unique et central : chaque cellule myocardique contient un noyau unique situé au centre de la cellule et est entourée par le sarcolemme. — Organisation interne : la majeure partie du sarcoplasme (le cytoplasme des cellules musculaires) est occupée par des myofibrilles à distance du noyau. 4.4.2 Striation Transversale Les cellules myocardiques présentent une striation transversale visible en coupe longitu- dinale, caractéristique des cellules musculaires striées. Cette striation est due à l’organisation des protéines contractiles au sein des myofibrilles. Elle se manifeste par l’alternance de bandes sombres (bandes A) et de bandes claires (bandes I) : Bandes A : ces bandes ont une longueur constante de 1,5 µm, représentant les zones où les filaments épais (myosine) se chevauchent avec les filaments fins (actine). Bandes I (claires) : les bandes I sont plus fines, avec une longueur au repos d’environ 0,8 µm, et peuvent devenir presque invisibles (virtuelles) lors de la contraction musculaire, car elles se raccourcissent. Diapo 42, Tissu musculaire 2, Pr Cognat 4.5 Description Histologique : Microscopie Électronique 4.5.1 Noyau, sarcoplasme et sarcolemme Contrairement au muscle strié, la cellule musculaire cardiaque possède un noyau unique, en position centrale. Le sarcoplasme (cytoplasme des cardiomyocytes, riche en glycogène, en myoglobine et en mi- tochondrie) est rempli par les myofibrilles, organisées en sarcomères, à l’exception de l’espace périnucléaire (autour du noyau). Celui-ci contient de nombreuses et très grosses mitochon- dries (marqueur de la forte dépense énergétique), l’appareil de golgi, des enclaves de glycogène ainsi que des pigments de lipofuscine. Il s’agit d’un pigment jaune/brun présent dans les 28 types cellulaires qui se régenèrent peu. Plus un cardiomyocyte est riche en pigments de lipofuscine, plus il est âgé. Le sarcolemme désigne l’ensemble formé par la membrane plasmique et la lame basale. Les myofibrilles s’ancrent au sarcolemme au niveau des stries Z : ce sont des costamères, dont le dispositif d’adhérence est similaire à celui des contacts focaux des cellules épithéliales (intégrine- vinculine-taline). Diapo 44, Tissu musculaire 2, Pr Cognat 4.5.2 Les stries scalariformes Sur une coupe longitudinale, on observe les extrémités de la cellule “en marche d’escaliers”. Ces zones de contacts intercellulaires s’organisent donc en deux composantes : un segment longitudinal (entre les faisceaux de myofibrilles) et un segment transversal (à la place d’une strie Z). Les stries scalariformes permettent un double couplage : mécanique et électrique. Le couplage mécanique est pris en charge par la portion transversale grâce à des desmosomes (filaments intermédiaires) et des jonctions adhérentes, formées par l’association des filaments d’actine au sarcolemme via des plaques denses. Le couplage électrique quant à lui est endossé par les jonctions communicantes ou nexus au niveau du segment longitudinal, qui mesure entre 1 et 2 sarcomères. L’excitation est transmise à partir des cellules de Purkinje afin de synchroniser la contraction musculaire (voir cours sur le tissu nerveux). Diapo 46, Tissu musculaire 2, Pr Cognat 29 4.5.3 Le réticulum sarcoplasmique Le réticulum sarcoplasmique des cellules musculaires cardiaques est une structure tubulaire longitudinale qui diffère de celle des muscles striés squelettiques car moins régulière et organisée. Il se situe sous le sarcolemme et entre les myofibrilles et se prolonge sur une distance de 1 à 2 sarcomères. De plus, le réticulum sarcoplasmique des cardiomyocytes ne se finit pas par des citernes terminales. 4.5.4 Le système T Les tubules T sont des invaginations du sarcolemme situés au niveau des stries Z. A noter que la lame basale suit ces invaginations qui sont très larges, contrairement au muscle strié squelettique. Le système T est associé à de nombreux systèmes membranaires de soutien (voir la partie sur le cytosquelette sous-sarcolemmique). Le système T est aussi associé aux tubules longitudinaux du réticulum sarcoplasmique qui permettent de relier les tubules T entre eux. Ils forment alors une diade. 4.6 Description moléculaire 4.6.1 Les sarcomères Les sarcomères des cellules myocardiques sont composés de : — Les filaments fins contenant de l’alpha-actine, de la troponine I, C et T et de la tropo- myosine. L’alpha-actine cardiaque ne doit pas être confondue avec celle des rhabdomyo- cytes : elles sont codées par des gènes distincts et diffèrent de 4 acides aminés. Enfin, on retrouve de la tropomoduline à l’extrémité des filaments d’actine. — Les filaments épais sont reliés entre eux et à la titine par la myomésine et la cMYBP-C. 4.6.2 Le cytosquelette Le cytosquelette des myocardiocytes se subdivise en trois groupes : — Le cytosquelette endosarcomérique : Comme son nom l’indique, il s’agit ici des protéines situées à l’intérieur de la structure qu’est le sarcomère. On retrouve dans cette catégorie la titine, reliée aux filaments épais, ainsi que la nebulette (à ne pas confondre avec la nébuline des muscles striés squelettiques), reliée aux filaments fins. — Le cytosquelette exosarcomérique : Cette dénomination désigne les protéines à l’ex- térieur du sarcomère, comme la desmine, un type de filament intermédiaire qui joue un rôle de charpente. Elle s’organise soit de manière circulaire autour des stries Z, soit longi- tudinale d’une strie Z à l’autre, ou encore latérale, vers les complexes ankyrine/spectrine du sarcolemme (voir ci-dessous). Le tout afin de stabiliser le sarcomère. — Le cytosquelette sous-sarcolemmique : Plusieurs complexes moléculaires sont situés le long du sarcolemme : Le complexe spectrine/ankyrine a pour rôle de fixer la desmine au sarcolemme. Le complexe dystrophine/molécules associées est localisé tout le long du sarcolemme et non pas préférentiellement au niveau des costamères, comme c’est le cas chez les rhabdomyocytes. Les cavéoles sont constituées de la cavéoline 3, de la vinculine et de la métavinculine. Le complexe intégrine/taline/métavinculine. 30 4.7 Contraction La contraction des cardiomyocytes est initiée lorsque la dépolarisation de la membrane plasmique atteint une diade. Cela entraîne un afflux de calcium, provenant majoritaire- ment du milieu extracellulaire et pénétrant dans la cellule par les canaux calciques des tubules T. La propagation de l’onde électrique de contraction est permise par les jonctions nexus. Ainsi, on retiendra le rôle primordial du Ca2+ : la contraction du muscle cardiaque dépend de sa concentration. 5 Aspect comparatif Diapo 59, Tissu musculaire 2, Pr Cognat 31  Cette fiche a été réalisée par : Rédacteurs : Laura OUAKI (DFGSM2, RM Histologie-Embryologie 24-25), Diana LIN (L.AS 2 SIAS), Alicia VERHELLE (DFGSM2), Marwa BELHASEN (L.AS 3 Chimie), Mariama KASSAMA (DFGSMa2, MA 24-25), Kamilia CHEROUALI (DFGSM2), Alice MARTINET (DFGSM2, MA 24-25) Relecteurs : Laura OUAKI (DFGSM2, RM Histologie-Embryologie 24-25) Convertisseurs LATEX : Laura OUAKI (DFGSM2, RM Histologie-Embryologie 24-25) Un grand merci aux VP Tuto PASS : Tamina MOUHAMED (DFGSM2) et Lisa GRILO (DFGSM2) Et enfin un immense merci aux tuteurs et tutrices de la team Fibronec-team Sous la coordination de Laura OUAKI (DFGSM2, RM Histologie-Embryologie 24-25) forum L’A2SUP répond à vos questions sur le forum : forum.a2sup.fr Les règles du forum Question de cours : Questions exos/annales : Titre du cours Utilise la loupe Qxx (ex : Q03 et non Q3) Photo/Diapo/Figure/Paragraphe (en haut à droite) Énoncé Question Questions L’A2SUP est connectée ! 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