- 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.