{"partition": "head_middle", "source_domain": "www.innovation-democratique.org", "digest": "sha1:QQC6U37TRKHROWJK5XNCUHBBQFZAXPB5", "path": "/lustre/fsn1/projects/rech/qgz/uzq54wg/processed_redpajama/base_processing/output/fr/2014-15/000_00020.parquet"}
Innovation Democratique
La solidarit� des Fran�ais face � la Myopathie.
Controverses
Homme d’honneur
L’Afrique
La Religion
Mes po�mes
Vendredi 15 décembre 2006, par Jean RAIMBAULT // Sant�
Chaque année en Décembre, le peuple de France se mobilise pour soutenir les personnes atteintes d’une maladie qui frappe tout autant des adultes que des enfants. Le téléthon sublime la capacité de notre Pays à se mobiliser pour aider la recherche, qui un jour, vaincra ce terrible fléau que sont les maladies dites « Orphelines. » Ce que vous découvrirez ci-dessous sont des constatations, écrites par des scientifiques. Je porte leurs analyses à votre connaissance, en espérant ainsi contribuer à vous familiariser avec ces cruelles maladies.
Par Bernard SWYNGHEDAUW & Jean RAIMBAULT La motilité est l’une des propriétés les plus caractéristiques de l’animal. Se déplacer, pour un tel organisme, est source d’autonomie et donc préalable indispensable à toute adaptation à l’environnement. Cette propriété est le fait d’un ensemble, bien caractérisé, de molécules, les protéines contractiles, qui ne sont pas spécifiques du tissu musculaire et se retrouvent pratiquement dans toutes les cellules. Dans les cellules animales, leur rôle est d’entraîner les mouvements de la membrane cellulaire externe. Le tissu musculaire contient évidemment beaucoup plus de protéines contractiles que les cellules non musculaires, mais en dehors de cet aspect quantitatif trois des propriétés des protéines contractiles du muscle vont permettre la motilité de l’organe muscle et rendre compte de ce que l’on perçoit couramment du mouvement musculaire :
- Elles sont arrangées de façon géométrique.
- L’arrangement est coordonné d’une cellule à l’autre et la fibre musculaire, unité fonctionnelle, peut ainsi être indifféremment unicellulaire ou pluricellulaire selon le type de muscle ;
Cette mécanique fonctionne de façon harmonieuse grâce à un système de régulation couplant l’impulsion nerveuse ou électrique à la contraction par l’intermédiaire d’un messager unique, le calcium ; il se lie en effet à une famille de protéines régulatrices comportant toutes un site, toujours le même ou presque, capable de fixer le calcium.
On peut distinguer deux grandes catégories de muscles : les muscles striés et le muscle lisse. Cette distinction a été initialement faite sur la base de données purement morphologiques, les muscles striés étant, en microscopie, géométriquement structurés autour d’un motif indéfiniment répété, le sarcomère où s’interpénètrent filaments protéiques minces (fins) et épais. Par opposition, le muscle lisse paraît, en première approximation, inorganisé, en fait organisé de façon différente, à partir de protéines contractiles particulières.
La biochimie et la génétique ont maintenant donné un support plus précis à cette distinction, les protéines contractiles extraites de ces deux types de muscles ne donnant pas en immunochimie de réaction croisée. Le système régulateur est différent aussi ; car le calcium se fixe dans le muscle strié sur le filament mince au niveau de la troponine alors que cette protéine est absente du muscle lisse, qui régule sa contraction au niveau du filament épais. Enfin, les gènes codant pour les deux sortes de protéines contractiles se trouvent sur des chromosomes différents et présentent relativement peu d’homologies. Comme on le voit, la classification ancienne reste valable, mais repose maintenant sur des bases plus précises et différentes.
Fonctionnellement, muscles lisses et muscles striés ont des rôles différents. Les muscles lisses n’assurent le mouvement que dans la sphère végétative et se trouvent dans l’utérus, les vaisseaux, l’intestin. Les protéines contractiles qui les composent sont très proches de celles qu’on retrouve dans les cellules non musculaires.
Les muscles striés - bien qu’assurant des fonctions très distinctes, fonction végétative indépendante de l’innervation motrice pour le myocarde, fonction motrice, volontaire ou non, pour les muscles dits squelettiques - se subdivisent sur la base de critères physiologiques, immunochimiques, biochimiques et génétiques, en quatre groupes principaux : les muscles auriculaires et ventriculaires du myocarde, les muscles squelettiques rapides et lents, ces derniers ayant quelques analogies avec le muscle ventriculaire. Cette classification est incomplète et ne prend pas en compte le muscle squelettique intermédiaire, qui n’est qu’un mélange des formes rapides et lentes, ou des types rares comme le muscle « super-rapide », mais elle recouvre la très grande majorité des muscles striés et permet d’expliquer la majeure partie des données physiologiques.
Musculature du corps humain. Contraction et relaxation.
Commentaires : Sous l’angle biochimique, le tissu musculaire a, par rapport à d’autres tissus, un certain nombre de caractéristiques qui en font un modèle biologique très particulier et qui aussi conditionnent sa pathologie.
C’est d’abord le lieu où, dans l’organisme, l’énergie chimique potentielle (celle du morceau de sucre !) se transforme en énergie mécanique. Le changement d’état qui découle du métabolisme musculaire est accompagné d’une importante production de chaleur, proportionnelle au travail accompli, ce métabolisme étant essentiellement catabolique. Le muscle peut synthétiser des protéines, des acides nucléiques, etc., mais à l’état normal cette fonction anabolique est mineure, la production, aérobie ou anaérobie, d’énergie et sa transformation représentant la fonction majeure de cet organe.
C’est ensuite le premier tissu dans lequel on a pu démontrer le rôle de messager régulateur de l’ion calcium. Il augmente dans le cytoplasme de la cellule en réponse à une stimulation exogène dans le muscle squelettique, ou à une onde endogène dans le cœur ; en diffusant ensuite sur l’appareil contractile, il va assurer de façon coordonnée la contraction. Il a été démontré par la suite que le calcium assure ce rôle de messager dans d’autres systèmes, hormonaux par exemple.
Enfin, le muscle peut s’adapter à l’effort demandé de deux manières : en s’étirant, ce qui dans l’immédiat engendre une contraction plus forte ; en changeant sa structure car génétiquement chacune des protéines contractiles existe sous plusieurs formes - toutes ces formes ne sont pas exprimées en même temps et pour s’adapter à long terme le muscle peut utiliser telle forme plutôt que telle autre selon le type d’effort demandé. Il peut aussi s’hypertrophier. Le muscle est donc doué de plasticité.
Les maladies primitives, souvent génétiques, du muscle existent ; mais sont rares. En fait, le principal intérêt des études fondamentales est de révéler les facultés d’adaptation du système musculaire : adaptation du muscle cardiaque à une hypertension artérielle, du muscle squelettique à un entraînement sportif, du muscle utérin à une grossesse.
Histologie et histochimie du muscle strié. Nos connaissances concernant ce tissu ont progressé récemment grâce aux raffinements apportés à un certain nombre de techniques classiques en biologie. La simple histochimie devenue immunohistochimie a permis d’établir de réelles relations entre biochimie et histologie. La microscopie électronique s’est enrichie en utilisant des marqueurs immunologiques spécifiques des protéines (marqueurs liés à des grains d’or). La diffraction aux rayons X informatisée a permis de reconstituer dans l’espace l’appareil contractile en entier. La signification physiologique des protéines contractiles a été explicitée par l’utilisation de nouvelles préparations, comme celles des fibres musculaires pelées (dépourvues de membrane externe) que l’on peut par exemple faire contracter après avoir enlevé, ou phosphorylé, une protéine. Toutes les protéines contractiles ont été séquencées (on en connaît la structure complète) soit biochimiquement, soit par génie génétique (on découvre la structure du gène et on en déduit celle de la protéine).
C’est tout cet ensemble qui a permis une nouvelle classification, montrant entre autres la remarquable coordination du développement de ces cellules. Celles qui se contractent vite, du fait de protéines contractiles à activité élevée, ont un métabolisme énergétique et des flux calciques intracellulaires rapides.
Toutes les fibres musculaires ne sont pas innervées. Le myocarde par exemple bat de façon régulière grâce à une « pendule » biologique située dans l’oreillette droite et qui émet périodiquement un signal électrique, transmis de cellule en cellule et qui finalement déclenche la contraction en augmentant transitoirement le calcium de la cellule musculaire. Au contraire, le muscle squelettique rapide répond à une excitation nerveuse qui arrive par le nerf sur la surface de la cellule musculaire au niveau d’une formation, la plaque motrice, à partir de laquelle diffuse un médiateur (cholinergique) qui lui aussi finalement va augmenter le calcium de la cellule et déclencher la contraction.
La cellule musculaire.
La cellule musculaire du muscle squelettique est allongée (on l’appelle aussi ici fibre musculaire ; ) ; elle mesure souvent plusieurs centimètres de long (dans le muscle péronier du chat par exemple) et quelques dizaines de micromètres de diamètre. Elle est remplie d’un matériel fibrillaire disposé en longs filaments parallèles s’étendant d’un bout à l’autre de la fibre et enserrant entre eux les éléments habituels que contiennent toutes les cellules, mitochondries, appareil de Golgi, grains de glycogène et de ribosomes. Ce matériel cytoplasmique renferme un réseau dense tubulaire non perméable qui sert à stocker le calcium, le réticulum sarcoplasmique, et un réseau fibrillaire complexe, fait de protéines différentes, le cytosquelette qui, comme son nom l’indique, maintient à la cellule sa forme d’ensemble. Ce type de muscle possède des cellules multinucléées. Les noyaux, parfois une centaine, sont périphériques, sous la surface de la membrane externe. Des structures cellulaires plus différenciées assurent le contact avec la plaque motrice (terminaison des nerfs moteurs) et les extrémités tendineuses.
Organisation du muscle strié Niveaux d’organisation du muscle strié.
Cet aspect varie selon le type de muscle strié. La cellule ventriculaire myocardique est beaucoup plus petite, rectangulaire, mononucléée et très riche en mitochondries. Fait important, dans ce tissu, la cellule musculaire n’est pas une fibre, le terme étant ici réservé à des structures pluricellulaires fonctionnellement homogènes.
Ces deux grands types de muscle strié sont à l’échelon cellulaire, presque identiques, dimension des cellules mise à part. À l’échelle de l’organe, le raccourcissement de la longueur du muscle (ou la diminution de la cavité cardiaque) qui caractérise la contraction se retrouve au niveau de la fibre musculaire squelettique (ou du myocarde cardiaque). Il se retrouve encore à un échelon plus petit jusqu’au niveau de l’unité élémentaire de la contraction, le sarcomère, structure géométrique composée de plusieurs protéines et qui est le plus petit élément à se raccourcir au cours d’une contraction (ou à s’allonger lors de la relaxation).
La molécule de myosine.
La myosine est aussi, une enzyme possédant à son extrémité renflée (ou tête) un site enzymatique ATPasique, capable d’hydrolyser l’ATP, c’est-à-dire capable d’utiliser, là où se fait le changement d’état énergétique, l’énergie biochimique de l’ATP. Cette activité ATPasique, on le verra, caractérise un type de muscle.
Il est important de situer maintenant le sarcomère dans un espace à trois dimensions sur des plans de coupe perpendiculaires au précédent. Le filament épais y apparaît alors entouré d’une façon rigoureusement hexagonale par 6 filaments minces (12 chez certains invertébrés), chacun de ces 6 filaments minces faisant lui-même partie d’un nouvel hexagone, autant que le demande l’épaisseur de la fibre. Le mouvement contractile apparaît alors plus clairement en imaginant le mouvement d’un des doigts d’une main placée au centre du berceau formé par les hypothétiques 6 doigts de l’autre main.
Cette structure rend compte d’un certain nombre d’observations faites autrefois en microscopie optique. Au repos, le muscle est fait d’une alternance de bandes claires, correspondant aux zones où ne se superposent que les filaments minces, la ligne Z n’étant pas visible à ce grossissement, et de bandes sombres faites de la superposition de filaments minces et épais. Lors de la contraction, la fibre devient homogène. En microscopiefig, cela se traduit par l’alternance en relaxation tout le long du sarcomère d’une ligne Z, d’une hémibande claire I, d’une large bande sombre A, puis d’une nouvelle hémi-bande claire I et d’une ligne Z.
La bande A est centrée par une ligne sombre M formée des protéines qui maintiennent la structure transversale de l’édifice, elle-même encadrée d’une zone claire correspondant au manche des molécules de myosine les plus proches de la ligne médiane et donc à la portion du filament épais où les myosines n’émettent plus de pont.
La myosine est la protéine la plus abondante du tissu musculaire qui en contient 48 mg/g de tissu frais pour 25 mg/g d’actine.
Génétique. Comme toute protéine, les protéines contractiles sont synthétisées à partir d’un code situé dans l’ADN (acide désoxyribonucléique) des chromosomes du noyau cellulaire. Les gènes des sous-unités lourdes de la myosine de muscle strié sont les mieux connus et se répartissent en deux groupes :
Les gènes codant pour les myosines de muscles squelettique, embryonnaire, néonatal et rapide, situés, proches les uns des autres, sur le chromosome 11.
Les gènes codant pour les myosines cardiaques a et b, situés en tandem sur un même chromosome.
L’analyse chimique de ces gènes a permis de compléter les séquences (structure chimique) en acides aminés de plusieurs protéines contractiles. Elle a surtout donné une base précise à la notion de plasticité du muscle. En effet, la plupart des protéines musculaires existent sous différentes isoformes auxquelles correspondent des isogènes. Plusieurs exemples peuvent en être donnés :
Les deux groupes de sous-unités lourdes de la myosine : le groupe codant pour les myosines de muscles squelettique, embryonnaire, néonatal et adulte rapide et le groupe codant pour les deux formes cardiaques a et b ;
Les isogènes et les pseudogènes (gènes de structure comparable mais inactifs) de l’actine codant pour diverses isoformes cardiaques, squelettiques et lisses ;
Les isogènes (au moins 4) de la Ca++-ATPase du réticulum sarcoplasmique. Fréquemment, ces isogènes sont plus différents dans leur portion non codante que dans leur portion codante, ce qui fournit un outil précieux. La régulation de leur expression est mal connue, mais se fait par deux mécanismes selon qu’il s’agit de gènes entièrement distincts comme ceux de la myosine, ou de gènes pour lesquels la régulation ne porte que sur la portion du gène spécifique de l’isoforme comme il en va pour certaines troponines.
Les zones de jonction. La plaque motrice, ou jonction neuromusculaire, est l’endroit où la variation de potentiel électrique qui caractérise l’influx nerveux va voir ses effets amplifiés par la libération d’un médiateur, l’acétylcholine, qui permettra la dépolarisation cellulaire et donc la contraction. C’est une structure histologique qui comporte du côté musculaire des plissements réguliers de la membrane externe de la fibre musculaire ; c’est l’appareil sous-neural découvert par R. Couteaux. Ces plissements sont situés dans un petit épaississement de la substance cellulaire, appelé la sole. La fibre nerveuse qui y arrive comprend un tissu de soutien, fait de cellules de Schwann qui recouvrent la plaque motrice, et l’axone qui transmettra le signal nerveux. L’axone perd à ce niveau sa gaine de myéline, s’enrichit en vésicules d’acétylcholine et en mitochondries et va former des indentations qui pénètrent dans les plis de l’appareil sous-neural et assurent la jonction neuromusculaire. C’est à ce niveau que se trouvent les enzymes qui, en synthétisant l’ac