1. Organisation du sarcomère:

• Le cœur est une pompe dotée de son propre système de commande et de coordination.

Le cœur est une pompe à fonctionnement pulsatile associant 2 phases principales:

La systole =

• Phase d’éjection du sang vers l’aorte et vers l’artère pulmonaire par contraction des ventricules.

La diastole =

• Phase de « relâchement » des ventricules pendant laquelle a lieu leur remplissage par le sang provenant des oreillettes.

La fonction contractile du cœur repose sur la capacité des cellules myocardiques ou cardiomyocytes à se raccourcir sous l’effet d’un stimulus déclenchant qui est un phénomène électrique correspondant à la dépolarisation de la membrane cellulaire ou « potentiel d’action ».

A.Organisation des cellules myocardiques:

• Les cellules myocardiques sont organisées en fibres parallèles séparées les unes des autres par un disque intercalaire.
• Chaque cellule a une structure propre avec son noyau, sa membrane, ses mitochondries et ses fibrilles contractiles ou myofibrilles.
• Chacune de ces myofibrilles est composée de chaines d’unités contractiles appelées sarcomères en étroite connexion avec le réticulum sarcoplasmique (RS) et les tubules T de la membrane de la cellule myocardique ou « sarcolemnale ».

Organisation du myocarde contractile :

Syncytium fonctionnel grâce aux nexus (O/V) =

• Desmosomes pour unités mécaniques
• Jonctions communicantes pour transmission de l’influx électrique et contraction synchrone organisée

Fibre =

• Cellule mononuclée riche en mitochondries

Myofibrille =

• Sarcomères en série. Entourée de RS et de tubules T

Sarcomère =

• Filaments fins d’actine F (+tropomyosine et troponine régulatrices)
• Filaments épais de myosine
• Titine, nébuline

Organisation des sarcomères :

Les myofibrilles =

• Les myofibrilles des sarcomères sont constituées de chaînes d’actine et de myosine.

L’actine( filament fin) =

• est une torsade de deux chaînes hélicoïdales enroulées autour d’un squelette de tropomyosine et ancrées sur les disques Z.

La myosine (filament épais) =

• est un ensemble d’environ 300 longues molécules terminées chacune par une tige surmontée d’une tête bilobée ; elle est parcourue par la connectine (ou titine) qui est attachée aux disques Z.

La connectine =

• est la plus longue molécule connue (1 ?m) ; elle assure l’élasticité du myofibrille.

Sarcomère :

En systole =

• elle est comprimée comme un ressort et restitue cette énergie en se redéployant lors de la diastole et contribue ainsi à la succion ventriculaire en diastole.

En diastole =

• elle est étirée entre les disques Z ; plus l’élongation est importante, plus elle est tendue et plus son élasticité contribue à l’effet Frank-Starling lorsqu’elle reprend sa forme.

La troponine =

• Le rôle clé dans la régulation de la contraction appartient à l'un des composants du complexe filament mince troponine.

Cette protéine se compose de trois sous-unités:

• Troponine C (TnC), qui se lie au Ca2 +.
• Troponine I (TnI), qui inhibe l'activité ATPase du complexe d'actomyosine.
• Troponine T (TnT), qui interagit avec la tropomyosine.

Les modifications complexes de la structure de la troponine qui se produisent après la liaison du Ca2 + permettent l'interaction ATP-dépendante de la myosine avec l'actine et le développement de la contraction musculaire.

EN SYSTOLE :

• Les deux filaments d’actine et de myosine coulissent l’un sur l’autre sans qu’aucun des deux ne se contracte réellement.
• Le mouvement primaire de la contraction a lieu au niveau des tiges portant les têtes de myosine.
• Seule la moitié des sites contractiles est activée dans une contraction normale.
• L’augmentation soudaine de la concentration en calcium intracellulaire se lie à la troponine C, avec pour effet, via la levée de l’effet de la TnI, de modifier la configuration de la tropomyosine et de supprimer l’inhibition que celle-ci exerce sur les ponts actine – myosine.
• Les filaments d’actine et de myosine entrent alors dans leur configuration serrée, et chaque tête de myosine tire l’actine vers le centre du sarcomère par flexion de sa tige = La contraction survient.
• L’ATP est nécessaire pour débloquer ces ponts serrés et relâcher la contraction.
• La phosphorylation de la troponine I par la PK-A et la PK-C induites par l’AMPc baisse l’affinité de la TnC pour le Ca2+, ce qui facilite leur dissociation à la fin de la systole (effet lusitrope positif).

EN DIASTOLE:

• La concentration de Ca2+ s’abaisse et l’activité de liaison actine – myosine cesse.
• L’énergie pour la contraction des cardiomyocytes provient de l’hydrolyse de l’ATP en ADP et Pi par une ATPase située dans les têtes de myosine
• Lorsque la [Ca2+]intracellulaire est basse en diastole, la tropomyosine est inhibée par la troponine I : sa configuration est telle que les têtes de myosine ne peuvent pas interagir avec l’actine.

A retenir=

• L’activité contractile du cœur repose sur l’organisation des cellules myocardiques et la composition des myofibrilles constituées de sarcomères.

Chaque sarcomère comprend deux types de filaments faits de protéines contractiles :

• Les filaments fins d’actine
• Les filaments épais de myosine
• La troponine et la tropomyosine forment un complexe qui au repos inhibe la contraction
• La contraction est déclenchée lorsque ce complexe troponine/tropomyosine est inhibée par l’augmentation de la concentration intracytoplasmique

2.Couplage excitation- contraction:

• C’est l’ensemble des mécanismes qui contrôlent les variations cycliques du calcium libre des cardiomyocytes
• L’activité électrique du cœur précède sa contraction.
• Activation du PA = Augmentation du Ca2+ intracellulaire = Raccourcissement des sarcomères
• Contraction couplée à la génération d’une force mécanique (=tension).

A.Les acteurs:

La contraction =

• Entrée de Ca2+ provoque une brusque augmentation du Ca2+ cytoplasmique résultant de la vidange du réticulum sarcoplasmique (RS)

Plusieurs étapes :

• Excitation nerveuse du cardiomyocyte
• Dépolarisation membranaire
• Activation du récepteur des dihydropyridines (DHPR ou LTTC) : 1 ère étape du CEC
• Sortie du Ca2+ du RS grâce au récepteur de la ryanodine (RYR1)
• Ca2+ intracellulaire se lie à Troponine C = Inotropisme (= activation de la machinerie contractile)

Dépolarisation membranaire =

• Se propage jusqu’à des invaginations de la MP = les tubules transverses ou tubules T (TT)

Récepteur des dihydropyridines =

• Canal calcique de la membrane des TT
• Sensible au voltage

Récepteur de la ryanodine =

• Canal calcique
• Exprimé au niveau de la membrane du RS

RyR2 :

• Ouverture des canaux déclenchée par la libération d’une petite quantité de Ca2+
• Ne dépend pas du potentiel membranaire

Réticulum sarcoplasmique =

• Compartiment intracellulaire des cellules musculaires striées
• Correspond au R endoplasmique

Composé de 2 parties structurellement et fonctionnellement distinctes :

• Le RS jonctionnel
• Le RS longitudinal

Réticulum jonctionnel =

• Forme des citernes terminales situées vis-à-vis des TT
• Spécialisé dans le stockage et la libération du Ca2+ assurés par le RyR

Réticulum longitudinal =

• Réseau fin reliant les citernes terminales
• Spécialisé dans la recapture du Ca2+ grâce à une Ca2+-ATPase

Réticulum corbulaire =

• Dans les myocytes cardiaques
• Structures semblables au R jonctionnel
• Non connectées aux TT

Diade (ou synapse calcique) =

• Juxtaposition d’un TT et d’une citerne terminale du RS jonctionnel
• Garantit une communication fonctionnelle entre les DHPR et le RyR

On retrouve, à proximité, des mitochondries qui :

• Ont un rôle dans la production énergétique par synthèse d’ATP
• Sont un réservoir participant activement à la signalisation calcique

Le calcium libéré par la citerne du RS exerce un rétrocontrôle sur la vitesse d’inactivation du courant calcique entrant de type L (canaux LTTC ou DHPR).

B.Acteurs de la relaxation:

• Pour qu’elle ait lieu, Ca2+ doit diminuer, ce qui permet au Ca2+ de se dissocier de la troponine

Nécessite :

• Le transport du Ca2+ hors du cytosol et
• Son recaptage dans le RS (Lusitropie) grâce à la pompe SERCA, ATPase-dépendante

A RETENIR !

• Le calcium joue un rôle central dans plusieurs fonctions dont le couplage excitation-contraction
• L’activation du PA déclenche l’augmentation du calcium intracellulaire nécessaire au raccourcissement des sarcomères et donc précède la contraction.