Du muscle aux myofilaments

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Du muscle aux myofilaments
Fibres musculaires,
structure, fonction,
métabolisme
M2
19 septembre 2011
Dr Alain Duvallet
Du muscle aux myofilaments
Du muscle aux myofilaments
muscle
Muscle : organe actif du mouvement .
En se contractant,
ils déplacent les leviers osseux
(muscles striés squelettiques),
ils rétrécissent les cavités dont ils tapissent les parois
(muscle strié cardiaque ou myocarde
muscles lisses des vaisseaux, digestifs, …)
Du muscle aux myofilaments
Le muscle :
Fonction : la contraction
Types : trois types
1 – strié squelettique
2 - strié myocardique
3 - lisse
muscle
Muscles striés squelettiques
rouges
de la vie de relation
obéissant à la volonté
innervés par le système nerveux cérébro-spinal
Muscle strié cardiaque ou myocarde
rouge
innervé par le système nerveux végétatif ou autonome
commandé par un système automatique intrinsèque
Muscles lisses
incolores
n’obéissant pas à la volonté
innervés par le système nerveux végétatif
Muscle strié squelettique
Il a cinq propriétés fondamentales :
- élasticité
- excitabilité
- contractilité
- tonicité
- plasticité
Plasticité musculaire
La plasticité est définie comme une caractéristique d’une
matière très malléable, présentant des propriétés de souplesse
et des capacités d’adaptation;
En physiologie, c’est aussi l'aptitude d’un tissu lésé à se
réparer et reconstituer.
Du muscle aux myofilaments
Mésoderme
6ème semaine
7-9ème semaine
myoblaste
cellule satellite
(5 à 10%)
myotube primaire
12ème semaine
Hormones thyroïdiennes
insuline
prolactine
Tendons
squelette
Myotube secondaire
myofilament
16-17ème semaine
Croissance longueur
hypertrophie
Myotube tertaire
Du muscle aux myofilaments
Muscle > faisceau de fibres > fibre musculaire > cellule musculaire > filaments
Tortora et Derrickson, Principes
d’anatomie et de physiologie, 1994
Tortora et Derrickson, Principes
d’anatomie et de physiologie, 1994
Tortora et Derrickson, Principes
d’anatomie et de physiologie, 1994
Du muscle aux myofilaments
Du muscle aux myofilaments
Dans l’organisme: 600 muscles,
40% de la masse corporelle
Muscle strié squelettique
Trois structures moléculaires fondamentales:
les protéines motrices ou contractiles
(myosines)
les protéines du cytosquelette
(actines, dystrophine,…)
les protéines accessoires de l’architecture
(titine, nébuline, …)
Du muscle aux myofilaments
Protéines motrices : Les myosines
(hydrolyse ATP en ADP + Pi)
Super famille des myosines
sous-famille myosine type I
sous-famille myosine II ( 2 têtes, 1 queue en batonnet)
Myosine musculo-squelettique
myosine non musculaire type IIa
myosine non musculaire type IIb
myosine musculocardiaque
myosine musculocardiaque auriculaire
myosine musculocardiaque ventriculiare myosine
du muscle lisse
sous-famille myosine type 3
sous-famille myosine type 4
sous-famille myosine type 5
Actuellement on décrit 16- à 17 classes
muscle
Famille des myosine: capacité d’hydrolyser l’ATP quand
elles sont stimulées, pour se lier aux filaments d’actine
Sous famille myosine II : deux têtes, et une queue en bâtonnet
Sous famille myosine I: une tête, de petit poids moléculaire
muscle
Rôle des myosines I ou myosines II dans les cellules
Du muscle aux myofilaments
Polypeptide linéaire formé de deux chaînes lourdes
et de quatre chaînes légères
La myosine II (chaîne lourde ou méromyosine)
Polypeptide linéaire formé de 2 parties dites « lourdes » et « légères »
Du muscle aux myofilaments
Myosine 5
Du muscle aux myofilaments
Myosine 5 et myosine 6
Du muscle aux myofilaments
Myosine 7a
syndrome de Usher
Du muscle aux myofilaments
Myosine 7a au niveau des cellules sensorielles de l’oreille interne
syndrome de Usher
Classification par les ATPases
Myosine : chaines lourdes
S, FA, FB ou FX
(MHC 1, 2a, 2x, 2b)
chaines légères : s1, s2, f1, f2, f3
(MLC 1Sa, MLC 1Sb, MLC 1S/V, MLC 1f, MLC 3f)
Type de fibres :
Myosine :
Chaînes lourdes
Chaînes légères
I
IIC
lente (S,s)
IIA
IIB ou X
rapide (F,f)
S
S + FA
s1 + s2
(f1)
s1 + s2
f1 + f2 + f3
FA
f1 + f2 + f3
D’après H.Howald, 1982, Int.J.Sport.Med
FB ou Fx
f1 + f2 + f3
Du muscle aux myofilaments
Classification des fibes musculaires
Homme
Type I
Type IIc
Type IIa
Type IIx
rat
Type I
Type IIc
Type IIa
Type IIb
lente
rapide
Type IIx ou IId (d = diaphragme Pette)
d’après A.X.Bigard, Pour la science oct.2000, 42-46
Du muscle aux myofilaments
Classification des fibres musculaires
Ranvier (1873) deux types de fibres, rouge ou blanche
Actuellement 3 types de fibres :
type I ou ST, ou O, ou lentes, ou rouge
type II ou FT, ou rapides ou blanche
type IIa ou FTa ou FOG
type IIx ou FTx ou FG
Du muscle aux myofilaments
Caractéristiques
Caractéristiques des fibres musculaires
I
IIa
IIx
Fonctionnelles
fonction
vitesse de contraction
force développée
fatigabilité
tonique
+
+
+
phasique
++
++
+
phasique
+++
+++
+++
Histologiques
couleur
surface (µm²)
capillaires/fibre
diamètre (motoneurone)
myoglobine
densité mitochondries
coloration ATPasique
rouge
3,9
4,5
+
+++
+++
acide
blanche
4,9
3/4
+++
++
++
basique
blanche
5,2
3
+++
+
+
basique
Du muscle aux myofilaments
Caractéristiques
Caractéristiques des fibres musculaires
I
IIa
IIx
Métaboliques
métabolisme
substrats
ATP-PC
glycogène
triglycérides
activités enzymes
m-ATPase
CPK
PFK
LDH
SDH
glycéro-phosphate-oxydase
oxydatif
mixte
glycolytique
+
++
+++
+
++
++
+
+++
+
+
++
+
H4
+++
+
+++
+++
++
M4
++
++
+++
+++
+++
M4
+
+++
Du muscle aux myofilaments
Caractéristiques
Structurelles
myosine
chaînes légères
lentes
rapides
chaînes lourdes
lentes
rapides
Caractéristiques des fibres musculaires
I
IIa
IIx
+++
+
++
+++
+
+++
+++
+
+
+++
+
+++
Du muscle aux myofilaments
Les fibres de type I sont des fibres à contraction lente, et
développent une tension peu élevée, mais elles sont peu
fatigables. Leur métabolisme est surtout aérobie, avec une
activité élevée des enzymes du cycle de Krebs, une capillarisation
importante, une concentration élevée de mitochondrie. Leur
activité myosine ATP-asique est relativement faible. Elles
contiennent de nombreuses inclusions lipidiques
Les fibres de type II (particulièrement IIx) sont des fibres à
contraction rapide, et développent une tension élevée, mais elles
sont très fatigables. Leur métabolisme est surtout anaérobie,
avec une activité élevée en PFK, une faible capillarisation, une
faible concentration de myoglobine. Leur activité myosine ATPasique est élevée
A : muscle Triceps brachii, Echelle : 1 cm = 83 µm.
B : muscle Rectus
abdominis. Echelle : 1 cm =
83 µm.
Figure 2. Evolution des isoformes de chaînes lourdes de myosine au
cours de la vie foetale dans le muscle Semitendinosus de bovin.
CT : Cutaneus trunci adulte (témoin),
spn : semaines postnatales,
E : MyHC embryonnaire,
F MyHC foetale.
Le cytosquelette
Du muscle aux myofilaments
Le cytosquelette
monomère protéique
Filament d’actine
microtubule
filaments intermédiares
actine
mouvements
tubuline
vimentine, lamine
résistance mécanique
Molécules protéiques polymérisées, hélicoïdales
Du muscle aux myofilaments
Actine :
5% des protéines totales des cellules, 20% des protéines des cellules musculaires
Molécule polypeptidique de 375 acides aminés
Filament : hélice de molécule d’actine
Extrémité positive croissante,
extrémité négative peu active
Du muscle aux myofilaments
L’actine
Protéine globulaire d’un poids moléculaire de 43000 daltons
Organisée en double hélice
La plasticité de l’actine
Du muscle aux myofilaments
Actine :
Contrôle de la polymérisation par des protéines particulières :
Thymosine, Profiline Protéines de séquestration
gelsoline: Protéines de fragmentation
tropomoduline : protéine de coiffe, CapZ
ADF ( = actine-depolymerizing factor)
(actine G)
Protéines liant l’actine :
Spectrine
ankynine
fimbrine
α actinine
cortex cellulaire
protéines de faisceaux
arrangement parallèle
arrangement contractile
Protéines de la même famille, avec 2 sites liants et une partie intermédiaire
muscle
Formation de deux types de réseau d’actine, en fonction de la
protéine de structure intermédiaire (α
α-actine ou fimbrine).
ulysse.u-bordeaux.fr
muscle
Coupe en immunofluorescence
de myofibrilles cardiaques
Actine (en rouge)
Actine + α-actine (en jaune)
au niveau de la ligne Z
ulysse.u-bordeaux.fr
ulysse.u-bordeaux.fr
Exemple d’ancrage de la structure cytosquelettique
(actine et α-actine) à la membrane plasmique et la matrice
extracellulaire
muscle
Principe des protéines de
structure, et liaison avec
la membrane plasmique
La troponine
La troponine est un complexe de protéines qui sensibilisent les
cellules musculaires au calcium.
On trouve de la troponine aussi bien dans les muscles
cardiaques que dans les muscles squelettiques, mais les versions
spécifiques de la troponine diffèrent entre les types de muscle,
du fait d'une expression différente des gènes respectifs.
On distingue trois types de troponine :
Troponine C : Elle est la protéine responsable de la liaison avec le
calcium. Ce complexe vient ensuite interagir avec la tropomyosine
Troponine I : Cette protéine est responsable de l'inhibition de la
liaison Tropinine C -- Calcium. Elle a donc une fonction inhibitrice.
Troponine T : permettant la liaison du complexe à la tropomyosine
La tropomyosine
La tropomyosine est une protéine allongée homodimèrique ou
hétérodimèrique; chaque monomère est constitué de 284
acides aminés adoptant une structure en hélice alpha
s'enroulant l'une autour de l'autre pour former une
superhélice. Elle va se lier à l'actine en se logant au creux des
sillons de la double hélice formée par l'actine.
A chaque extrémité d'une molécule de tropomyosine, soit
un interval correspondant à 7 molécules d'actine, une
molécule de troponine vient se lier avec la tropomyosine
D’après G.Camus - Jussieu
C’est une protéine fibreuse de 66 kD et de 400 Å de long. Elle
est composée de deux sous unités a et b de 284 acides aminés
chacune, qui s’organisent en structure hélicoïdale. Elle
s’associe en polymères selon un enchaînement tête-queue, et se
positionne le long du filament d’actine dans le sillon de
l’hélice. Son interaction avec l’actine suit une stoechiométrie
de sept monomères d’actine pour une tropomyosine.
Rôle des troponines lors de la contraction
Du muscle aux myofilaments
L’architecture
Du muscle aux myofilaments
Du muscle aux myofilaments
Les protéines accessoires
Le fonctionnement du muscle squelettique dépend de l'alignement précis des
myofilaments d'actine et de myosine dans la myofibrille.
Ceci est permis grâce à des protéines qui lient entre eux les myofilaments et qui leur
confère l'élasticité nécessaire qui leur permet de retrouver leur forme initiale après la
contraction :
- L'alpha-actinine qui est située sur la strie Z
- La myomésine qui fixe la myosine dans la région de la strie M
- La titine est une protéine élastique très longue (1 µm) parallèle aux
myofilaments qui fixe les extrémités des filaments épais à la strie Z. La titine a des
propriétés élastiques.
- La nébuline est également une longue protéine qui s'étend le long des
filaments fins dont elle maintient la structure hélicoïdale.
- La desmine (qui fait partie du cytosquelette) lie entre elles les myofibrilles et à la
membrane plasmique.
-La protéine C lie la myosine.
Du muscle aux myofilaments
La titine
La titine est une protéine élastique exotique,
formée de deux domaines:
Le premier d’immunoglobulines,
Le deuxième du domaine PEVK
Du muscle aux myofilaments
La titine
La titine étirée développe une force élastique de rétraction
Du muscle aux myofilaments
La titine est une
protéine élastique
exotique, formée de
deux domaines:
La titine (ou connectine)
le premier
d’immunoglobulines,
Et le deuxième du
domaine PEVK
La titine est indispensable à la viabilité du sarcomère et sa dégradation affaiblit le
muscle. Des mutations du gène de la titine — localisé sur le chromosome 2 (2q31-33) —
sont responsables de myopathies et de dystrophies musculaires, sévères dans le cas
des homozygotes.
Chez les personnes souffrant de broncho-pneumopathie chronique obtructive,
l'expression de la titine est modifiée, de telle sorte que la contractilité des fibres
musculaires du diaphragme est altérée.
muscle
La titine s’étend de la ligne Z à la ligne M, associée avec les myosine
La nébuline s’étend de la ligne Z tout le long de l’actine
La nébuline
Protéine du cytosquelette, d’une masse molaire comprise entre
600 et 900 kD. Représente 3 à 4% des protéines myofibrillaires.
Gène codant sur le chromosome 2
Elle est située le long des filaments d’actine, jusqu’à la strie Z
(fragment c-terminal). Elle est formée de modules de 35 acides
aminés structurés en répétition en hélice α.
Elle favorisait l’ancrage de l’actine au niveau de la strie Z.
Le fragment N-terminal situé dans la zone des chevauchements
actine-myosine jouerait un rôle dans l’inhibition de l’activité
ATPasique, avec une interaction nébuline-calmoduline
favorisant alors le glissement de l’actine.
Elle jouerai aussi un rôle dans la dépolymérisation de l’actine.
La nébuline règle la longueur du filament fin à 1,05 Em
Protéines du sarcolemme
Différentes protéines jouent un rôle important dans les
relations entre le cytosquelette des cellules musculaires et la
matrice extra-cellulaire :
- La dystrophine qui intervient dans les relations entre les
myofilaments et un complexe glycoprotéique membranaire.
- Les complexes des dystroglycanes et des sarcoglycanes
- La laminine qui fait le lien avec les éléments de la matrice
extracellulaire.
La dystrophine
Produite et présente dans l’ensemble des tissus musculaires
et certains neurones.
PM: 427 kilodaltons, 3 685 acides aminés, insoluble
Protéine du cytosquelette (semblable à la sectrine), située du
coté interne de la membrane, reliée avec une protéine
majeure du cytosquelette, l’actine, ainsi qu’à la laminine
constituant de lame basale (matrice extracellulaire).
Elle est plus abondante dans les costamères,
zones spécialisées de la membrane cellulaire pour l’ancrage
membranaire des myofibrilles contractiles.
La dystrophine
Myopathie de Duchenne
De l’ADN à
la
dystrophine
D’après E.P.Hoffman,
La recherche n 24,
Janvier 93
21
Myopathie de Duchenne
cloison conjonctive (périmysium)
lame basale
filament d’actine
membrane
cytoplasmique
point d’insertion
de l’actine
D’après E.P.Hoffman, La recherche n 24, Janvier 93
Myopathie
Schéma représentant
l’organisation des
dystrophines
Myopathie de Duchenne
Vue d’une coupe
histologie de muscle
normal
D’après E.P.Hoffman, La recherche
n 24, Janvier 93
Myopathie de Duchenne
Vue histologique d’un
muscle dans une myopathie
de Duchenne:
Cellules dystrophiques, désorganisées
et fibrose
Les Lamines (ou l’architecture des noyaux)
Ce sont des protéines du noyau cellulaire.
Leur absence, ou leur présence en quantité moins
importante que la normale, altère l’enveloppe nucléaire.
Alors la cellule se divise mal, plus lentement, pas du tout.
La mort cellulaire devient plus important que la
régénération .
Les tissus vieillissent plus vite.
La lamine
Les signaux mécaniques et les réponses aux stress
Du muscle aux myofilaments
- Plasticité
La cellule satellite
A l’état de quiescience (bloquées en
phase G0 du cycle cellulaire), les
cellules satellites sont localisées entre
la membrane plasmique et la
membrane basale des fibres
musculaires (perimysium).
Elles correspondent à des cellules
mononuclées de petite taille,
fusiformes, pauvres en organites
intra-cytoplasmiques.
Elles sont activées par l’action de
facteurs solubles. Elles migrent,
prolifèrent, peuvent fusionner ou
retournées à une état de quiescience.
Elles ne constituent pas une population homogène. On
distingue plusieurs sous-types :
A fort ou faible pouvoir de prolifération, à fort ou faible
pouvoir de fusion
Fort pouvoir de fusion: fusion préférentiellement avec des
cellules matures (augmentation de la taille),
Faible pouvoir de fusion: fusion préférentiellement entre elles
(néofibres).
On retrouve au niveau de ce type de cellule, des cellules à
marqueurs de cellules souches hématologiques qui peuvent
donner des lignées myogéniques, neurales ou endothéliales, voir
hématologiques ou ostéogéniques
cellules satellites
Les cellules satellites assurent la croissance des fibres musculaires
en maintenant le rapport entre les unités de transcription
(noyaux ajoutés au fur à mesure de la croissance des fibres
multinucléées) et le volume des fibres.
Enfin, elles sont responsables de la régénération des fibres
musculaires après une lésion, que celle-ci soit d’origine
traumatique ou génétique (dystrophie musculaire).
Elles sortent alors de leur état quiescent pour adopter un
phénotype activé
D’après Vincent Mouly, John Beauchamp
Les cellules satellites assurent la croissance des fibres musculaires
en maintenant le rapport entre les unités de transcription
(noyaux ajoutés au fur à mesure de la croissance des fibres
multinucléées) et le volume des fibres. Enfin, elles sont
responsables de la régénération des fibres musculaires après une
lésion, que celle-ci soit d’origine traumatique ou génétique
(dystrophie musculaire). Elles sortent alors de leur état quiescent
pour adopter un phénotype activé
Le terme de myoblaste désigne les cellules en prolifération, que ce
soit in vivo ou in vitro, le terme de cellule satellite étant
généralement réservé aux cellules quiescentes ou activées in vivo.
D’après Vincent Mouly, John Beauchamp
Représentant environ 50% des noyaux des fibres musculaires à la naissance,
elles ne sont plus que 5% à l’âge adulte (Morgan and Partridge, 2003).
Mais, les cellules satellites ne sont pas les seules cellules capables de régénérer
le muscle squelettique. De récentes études ont montré que d’autres populations
de cellules pouvaient contribuer à la régénération musculaire (Wagers and
Conboy, 2005).
Tout d’abord, des cellules musculaires appelées "side population" ont été
retrouvées dans les myofibres régénérées (Asakura et al., 2002); puis des
cellules d’origine non musculaire appelées "nonmuscle resident stem cells" ont
été proposées comme source alternative à la régénération musculaire.
Ainsi, des cellules de la moelle osseuse ou des cellules de la paroi aortique
appelées mésangioblastes sont capables de reconstituer des myofibres après
avoir été injectées dans le muscle lésé (LaBarge and Blau, 2002; De angelis et
al., 1999; Peault et al., 2007).
Toutefois, ces populations de cellules semblent n'avoir qu’un rôle mineur dans
la réparation du muscle squelettique lésé.
Plasticité musculaire
Plasticité :
caractéristique d’une matière très malléable;
souplesse, capacité d’adaptation;
physiologie : aptitude d’un tissu lésé à se reconstituer
Plasticité musculaire
Il y a deux types de plasticité musculaire :
1 – formation et maintenance de muscle squelettique
2 – différentiation et typologie musculaire
Du muscle aux myofilaments
1 – formation et maintenance des muscles squelettiques
Rôle des facteurs de croissance musculaire
et des cellules satellites
Plasticité musculaire
Facteurs de transcriptions : MyoD et Myf5
Facteurs musculaire spécifique de forme
hélice-boucle-hélice
Facteur de régulation de la transcription : MRF4
Du muscle aux myofilaments
La régénération musculaire est caractérisée par deux phases
successives : d’abord une phase de dégénérescence des fibres
endommagées, puis une phase de régénération du muscle.
Du muscle aux myofilaments
Plasticité musculaire
Lésions musculaires
mort du myocytes
persistance basa lamina et cellule satellite
[IGF-1]
mitose
myoblaste
myotube
fusion
myocyte
Du muscle aux myofilaments
Le rôle du signal NFATc2 et de l’IL-4 dans la fusion des myoblastes/myotubes
en formation lors de la différenciation myogénique.
Les cellules myogéniques mononucléées (myoblastes durant le développement
et cellules satellites durant l’adaptation du muscle adulte) fusionnent pour
former les myotubes plurinucléés.
(Shi and Garry, 2006)
La régulation de la régénération musculaire se fait en deux phases : une
phase de détermination et d’activation des cellules satellites contrôlée par les
facteurs Pax, Notch et Forkhead, suivie d’une phase qui comprend la
prolifération et la différenciation des myoblastes contrôlée par les facteurs
MRFs.
Les facteurs MRFs (Myogenic Regulatory Factors), au nombre de quatre
(MyoD, Myf5, myogénine et MRF4), font partie de la famille des facteurs de
transcription basic helix-loophelix (bHLH)et MEF2s.
La plasticité mitochondriale
Exercise (i.e., contractile activity) produces time-dependent physiological, biochemical,
and molecular changes within the contracting muscle cells (see the text for details)
Hood, D. A. J Appl Physiol 90: 1137-1157 2001
ADPf =
25 nmol/g
Hood, D. A. J Appl Physiol 90: 1137-1157 2001
Du muscle aux myofilaments
2 – différentiation et typologie musculaire
La réponse à l’activité fonctionnelle résulte d’une action coordonnée dans
l’expression de gènes à partir de l’ADN nucléaire et de l’ADN mitochondrial.
Cette action est responsable d’une adaptation du phénotype. La conséquence
fonctionnelle finale en est l’amélioration spécifique de la résistance à la fatigue.
Deux régulations interviennent dans
« les effets de l’entraînement sur la fibre musculaire » :
La transformation des fibres dans les différents types, sous
l’effet de facteurs neuronaux.
La modification du contenu et du nombre des myofilaments, ainsi
que des noyaux, sous l’effet de facteurs chimiques.
d’après A.X.Bigard, Pour la science oct.2000, 42-46
Du muscle aux myofilaments
Classification des fibes musculaires
Homme
Type I
Type IIc
Type IIa
Type IIx
rat
Type I
Type IIc
Type IIa
Type IIb
lente
rapide
Type IIx ou IId (d = diaphragme Pette)
d’après A.X.Bigard, Pour la science oct.2000, 42-46
Du muscle aux myofilaments
Myosine : chaines lourdes S, FA, FB, FD ou x
chaines légères : s1, s2, f1, f2, f3
Type de fibres :
Myosine :
Chaînes lourdes
Chaînes légères
I
IIC
lente (S,s)
IIA
IIx
rapide (F,f)
S
S + FA
s1 + s2
(f1)
s1 + s2
f1 + f2 + f3
FA
f1 + f2 + f3
D’après H.Howald, 1982, Int.J.Sport.Med
Fx
f1 + f2 + f3
Du muscle aux myofilaments
En entraînement en endurance, la quantité d’isoformes rapides
de la myosine associées à un métabolisme énergétique
glycolytique (type IIx) diminue au profit des isoformes lentes et
rapides (type IIa et I)
IIx
IIa
I
Ces transformations se ferraient sous l’influence des voies de
régulations des chaînes légères et lourdes de la myosine:
MRF (Myogenic Regulatory Factors) et Calcineurine-NF-AT.
d’après A.X.Bigard, Pour la science oct.2000, 42-46
Ca ++
Calcineurine
NFAT
Gène fibre
lente
CaMKII
AMP
Acide gras
AMPK
PGC-1a
PPARb/d
Gènje du
métabolisme
oxydatif
Du muscle aux myofilaments
L’entrainement en
endurance permet
l’expression de
l’isoforme lente de la
myosine.
Elle est soumise à une
régulation dont le point
de départ serait l’influx
nerveux de type « lent ».
Du muscle aux myofilaments
Du muscle aux myofilaments
La plasticité de la mitochondrie du muscle strié squelettique
Les adaptations mitochondriales induites par l’activité sont
hautement spécifiques et dépendantes du type d’exercice
(résistance versus endurance), ainsi que de la fréquence, de
l’intensité et de la durée des exercices
la biogénèse
mitochondriale
comme réponse
induite par
l’activité.
Hood, D. A. et al. J Exp Biol 2006;209:2265-2275
adenine nucleotide metabolism during acute exercise
AMP deaminase
5’nucleotidase
Hood, D. A. J Appl Physiol 90: 1137-1157 2001
L’activité chronique contractile active la myogénèse
mitochondriale dans les muscles. Cette action résulte d’un
changement important du métabolisme des nucléotides à adénine
(ATP, ADP, AMP).
La majorité des protéines mitochondriales dérive du génome
nucléaire. Il faut alors qu’il y ait transcription des gènes,
traduction des ARMm en protéines, transport de celles-ci dans le
compartiment mitochondrial, avec un système de transport
spécifique, et assemblage des subunités des complexes
enzymatiques sur les chaînes respiratoires ou la matrice
mitochondriale.
Les signaux déclenchants sont le turnover de l’ATP, les
modifications de contenus en ATP dans le cytoplasme et/ou la
mitochondrie, et/ou les flux calciques.
Ils sont responsables d’une activation de kinases répondant à
l’exercice, qui phosphorylent des protéines comme facteurs de
transcription liant des secteurs régulant de l’ADN ou altérant
les taux de transcription.
L’augmentation de l’activité de contraction augmente l’ARNm
de protéines à gènes nucléaires ( cytochrome C), du facteur de
transcription mitochondrial A - Afam, de facteur de
transcription (c-jun, et nuclear facteur1 –NRF-1).
Le taux d’ARNm est souvent plus élevé en phase de
récupération, rendant compte soit d’une transcription soit
d’une stabilisation.
Du muscle aux myofilaments
D’après Hood 2000
Du muscle aux myofilaments
Les effets de l’entraînement : entraînement en endurance,
entraînement de force
L’entraînement en endurance a pour conséquence une
augmentation des mitochondries (taille, densité), une
augmentation de l’activité des enzymes oxydatifs (SDH,
cytochrome oxydase), une accentuation de la capillarisation,
une élévation des granules de gycogènes et des inclusion
lipidiques, une modification de la répartition des fibres (fibre I
au dépend des fibre IIb).
Du muscle aux myofilaments
L’entraînement en force une augmentation de la
néosynthèse de protéines contractiles, une augmentation
du volume sarcolémique, une élévation des stocks de
glycogène, une diminution relative des mitochondries.
Du muscle aux myofilaments
Du muscle aux myofilaments
Action sur la composante élastique. Lors des étirements
passif ou en isométrique à force maximale, on augmente la
rigidité des éléments élastiques en série, par augmentation
de la production des protéines de collagène. Il peut y avoir
alors une meilleure transmission de la force aux pièces
osseuses (Pousson 1990)
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