Fiche de révision : Protéines motrices et contraction musculaire

📋 Plan du Cours

1. Organisation hiérarchique du muscle
2. Structure du sarcomère contractile
3. Composition des filaments musculaires
4. Architecture moléculaire de la myosine
5. Cycle actine-myosine et énergie
6. Régulation calcique de la contraction
7. Relâchement et repompage du calcium

📖 1. Organisation hiérarchique du muscle

🔑 Notions clés & Définitions

• Sarcomère : Unité contractile de la myofibrille délimitée par deux lignes Z et contenant des filaments fins d’actine et des filaments épais de myosine.

★ À maîtriser

• Les myofibrilles sont des structures longitudinales et arrondies, alignées dans un faisceau musculaire et constituées de sarcomères successifs.

Compléments

• Les tubules sont des invaginations de la membrane musculaire qui pénètrent dans les structures musculaires pour transmettre un signal.

💡 Astuce mémo

Muscle → faisceau → myofibrille → sarcomère → myofilament

📖 2. Structure du sarcomère contractile

★ À maîtriser

• Au repos, le sarcomère présente: deux lignes Z éloignées, une bande I constituée de filaments fins d’actine, une zone H constituée uniquement de filaments épais de myosine, une zone intermédiaire de superposition des deux types de filaments

• Lors de la contraction, les filaments fins coulissent sur les filaments épais, les lignes Z se rapprochent, la zone de superposition s’élargit et la zone H raccourcit.

Compléments

📌 La coupe sagittale du sarcomère montre des filaments fins et épais dont les régions centrales se superposent.

💡 Astuce mémo

Repos : lignes Z éloignées ; contraction : lignes Z rapprochées

📖 3. Composition des filaments musculaires

🔑 Notions clés & Définitions

• Filament fin d’actine : Polymère constitué de sous-unités d’actine G globulaire polymérisées.

★ À maîtriser

• L’actine G est une protéine de 43 kDa présentant une polarité avec une extrémité + et une extrémité −, sans que ces signes désignent une charge électrique.

Compléments

• La structure secondaire de l’actine G comprend:

  • des hélices alpha
  • des feuillets bêta
  • des boucles
  • des coudes

• La polymérisation de l’actine G forme un enchaînement qui s’enroule avec un autre enchaînement pour constituer le microfilament d’actine.

💡 Astuce mémo

Actine fine, myosine épaisse

📖 4. Architecture moléculaire de la myosine

🔑 Notions clés & Définitions

• Myosine : Protéine constitutive du filament épais, organisée en faisceau de molécules alignées longitudinalement et portant des têtes saillantes appelées ponts.

★ À maîtriser

• Une myosine fonctionnelle a une masse moléculaire de 520 kDa et comprend deux chaînes lourdes et deux paires de chaînes légères, soit quatre chaînes légères au total.

📌 La queue de la myosine assure la fonction structurale par assemblage avec d’autres queues, tandis que la tête assure la fonction motrice et forme deux fragments S1.

Compléments

• Chaque chaîne lourde de myosine pèse 220 kDa et les quatre chaînes légères pèsent chacune 20 kDa, ce qui correspond à 440 kDa de chaînes lourdes et 80 kDa de chaînes légères.

💡 Astuce mémo

Une queue assemblée au centre et deux têtes globulaires comme des bras moteurs

📖 5. Cycle actine-myosine et énergie

🔑 Notions clés & Définitions

• Tête de myosine : Contient deux fragments S1, dont un seul se lie généralement à l’actine et possède une activité ATPasique.

📝 Points essentiels

📐 Formule — La myosine catalyse l’hydrolyse de l’ATP selon la réaction $ATP + H_2O \rightarrow ADP + P_i + H^+$.

• L’énergie libérée par l’activité ATPasique modifie la conformation de la tête de myosine et ouvre l’angle entre la chaîne lourde et les chaînes légères, créant un bras de levier qui fait coulisser les filaments.

• 🔄 Le cycle actine-myosine comprend: la fixation de la tête à l’actine, la fixation de l’ATP et la dissociation, l’hydrolyse de l’ATP, la réassociation après libération du phosphate, le départ de l’ADP et le coulissement

💡 Astuce mémo

Fixation → dissociation → hydrolyse → réassociation → coulissement

📖 6. Régulation calcique de la contraction

🔑 Notions clés & Définitions

• Troponine : Protéine régulatrice formée de trois sous-unités : C, qui lie le calcium, T, qui lie la tropomyosine, et I, qui est inhibitrice.
• Tropomyosine : Protéine enroulée autour du filament fin qui s’interpose sur le site d’interaction entre l’actine et la myosine au repos.

📝 Points essentiels

• La fixation du calcium à la sous-unité C de la troponine provoque un changement conformationnel global qui déplace la tropomyosine, démasque le site actine-myosine et permet la contraction.

• L’influx nerveux arrive à la jonction neuromusculaire, provoque la libération d’acétylcholine, entraîne une dépolarisation membranaire, se propage dans les tubules T et déclenche la libération de calcium par le réticulum endoplasmique lisse.

💡 Astuce mémo

Influx nerveux → calcium cytoplasmique → démasquage actine-myosine → contraction

📖 7. Relâchement et repompage du calcium

🔑 Notions clés & Définitions

• Jonction neuromusculaire : Zone de contact où arrive le signal nerveux commandant le muscle, transmis par les motoneurones.

★ À maîtriser

• Les récepteurs à l’acétylcholine sont associés à un canal ionique qui laisse entrer des cations, notamment le sodium, dans le myocyte et provoque une dépolarisation.

• Une pompe ATPase repompe le calcium du cytoplasme vers le réticulum endoplasmique lisse contre son gradient de concentration afin de permettre le relâchement et une nouvelle contraction.

Compléments

• Les canaux voltage-dépendants du tubule T transmettent la dépolarisation aux protéines du réticulum endoplasmique lisse, dont les canaux calciques s’ouvrent et libèrent le calcium dans le cytoplasme du myocyte.

💡 Astuce mémo

Pompage du calcium vers le REL → diminution du calcium cytoplasmique → relâchement

📊 Tableaux de synthèse

Organisation des filaments du sarcomère