SARCOMÈRE: STRUCTURE ET PARTIES, FONCTIONS ET HISTOLOGIE - ANATOMIE ET PHYSIOLOGIE - 2025

Un sarcomère est l'unité fonctionnelle fondamentale du muscle squelettique, c'est-à-dire du muscle squelettique et cardiaque. Le muscle squelettique est le type de muscle utilisé dans les mouvements volontaires et le muscle cardiaque est le muscle qui fait partie du cœur.

Dire que le sarcomère est l'unité fonctionnelle signifie que tous les composants nécessaires à la contraction sont contenus dans chaque sarcomère. En fait, le muscle squelettique est composé de millions de minuscules sarcomères qui se raccourcissent individuellement à chaque contraction musculaire.

Micrographie d'un sarcomère (en haut) et sa représentation (en bas)

C'est là que réside le but principal du sarcomère. Les sarcomères sont capables d'initier de grands mouvements en se contractant à l'unisson. Sa structure unique permet à ces petites unités de coordonner les contractions des muscles.

En fait, les propriétés contractiles du muscle sont une caractéristique déterminante des animaux, car le mouvement des animaux est remarquablement lisse et complexe. La locomotion nécessite une modification de la longueur du muscle lorsqu'il fléchit, ce qui nécessite une structure moléculaire qui permet au muscle de se raccourcir.

Structure et pièces

Si le tissu musculaire squelettique est examiné de près, une apparence striée appelée striation est observée. Ces "rayures" représentent un motif de bandes alternées, claires et foncées, correspondant à différents filaments protéiques. Autrement dit, ces rayures sont constituées de fibres de protéines entrelacées qui composent chaque sarcomère.

Myofibrilles

Les fibres musculaires sont constituées de centaines à des milliers d'organites contractiles appelés myofibrilles; Ces myofibrilles sont disposées en parallèle pour former du tissu musculaire. Cependant, les myofibrilles elles-mêmes sont essentiellement des polymères, c'est-à-dire des unités répétitives de sarcomères.

Les myofibrilles sont de longues structures fibreuses et sont constituées de deux types de filaments de protéines empilés les uns sur les autres.

Myosine et actine

La myosine est une fibre épaisse avec une tête globulaire et l'actine est un filament plus fin qui interagit avec la myosine pendant le processus de contraction musculaire.

Un myofibril donné contient environ 10 000 sarcomères, dont chacun mesure environ 3 microns de longueur. Bien que chaque sarcomère soit petit, plusieurs sarcomères agrégés s'étendent sur la longueur de la fibre musculaire.

Myofilaments

Chaque sarcomère est constitué de faisceaux épais et minces des protéines mentionnées ci-dessus, qui sont ensemble appelées myofilaments.

En agrandissant une partie des myofilaments, les molécules qui les composent peuvent être identifiées. Les filaments épais sont en myosine, tandis que les filaments fins sont en actine.

L'actine et la myosine sont des protéines contractiles qui provoquent un raccourcissement musculaire lorsqu'elles interagissent. De plus, les filaments minces contiennent d'autres protéines à fonction régulatrice appelées troponine et tropomyosine, qui régulent l'interaction entre les protéines contractiles.

Caractéristiques

La fonction principale du sarcomère est de permettre à une cellule musculaire de se contracter. Pour ce faire, le sarcomère doit se raccourcir en réponse à une impulsion nerveuse.

Les filaments épais et minces ne se raccourcissent pas, mais glissent l'un autour de l'autre, provoquant le raccourcissement du sarcomère tandis que les filaments restent de la même longueur. Ce processus est connu sous le nom de modèle à filament glissant de la contraction musculaire.

Le glissement du filament génère une tension musculaire, qui est sans aucun doute la principale contribution du sarcomère. Cette action donne aux muscles leur force physique.

Une analogie rapide pour cela est la façon dont une longue échelle peut être étendue ou pliée en fonction de nos besoins, sans raccourcir physiquement ses parties métalliques.

Implication de la myosine

Heureusement, des recherches récentes offrent une bonne idée du fonctionnement de ce glissement. La théorie du filament glissant a été modifiée pour inclure comment la myosine est capable de tirer sur l'actine pour raccourcir la longueur du sarcomère.

Dans cette théorie, la tête globulaire de la myosine est située à proximité de l'actine dans une zone appelée région S1. Cette région est riche en segments articulés qui peuvent se plier et ainsi faciliter la contraction.

La flexion S1 peut être la clé pour comprendre comment la myosine est capable de «marcher» le long des filaments d'actine. Ceci est accompli en cyclant le fragment de myosine S1, sa contraction et sa libération finale.

Union de la myosine et de l'actiba

Lorsque la myosine et l'actine se rejoignent, elles forment des extensions appelées «ponts croisés». Ces ponts croisés peuvent être formés et rompus en présence (ou en l'absence) d'ATP, qui est la molécule énergétique qui permet la contraction.

Lorsque l'ATP se lie au filament d'actine, il le place dans une position qui expose son site de liaison à la myosine. Cela permet à la tête globulaire de la myosine de se lier à ce site pour former le pont transversal.

Cette union provoque la dissociation du groupe phosphate de l'ATP, et ainsi la myosine commence sa fonction. La myosine entre alors dans un état d'énergie inférieure où le sarcomère peut raccourcir.

Pour briser le pont transversal et permettre à la myosine de se lier à l'actine à nouveau au cycle suivant, la liaison d'une autre molécule d'ATP à la myosine est nécessaire. Autrement dit, la molécule d'ATP est nécessaire à la fois pour la contraction et la relaxation.

Histologie

Les coupes histologiques du muscle montrent les caractéristiques anatomiques des sarcomères. Les filaments épais, composés de myosine, sont visibles et sont représentés comme la bande A d'un sarcomère.

Les filaments minces, constitués d'actine, se lient à une protéine du disque Z (ou ligne Z) appelée alpha-actinine, et sont présents sur toute la longueur de la bande I et une partie de la bande A.

La région où les filaments épais et fins se chevauchent a un aspect dense, car il y a peu d'espace entre les filaments. Cette zone où les filaments fins et épais se chevauchent est très importante pour la contraction musculaire, car c'est le site où commence le mouvement du filament.

Les filaments minces ne s'étendent pas complètement dans les bandes A, laissant une région centrale de la bande A qui ne contient que des filaments épais. Cette région centrale de la bande A apparaît légèrement plus claire que le reste de la bande A, et est appelée zone H.

Le centre de la zone H a une ligne verticale appelée ligne M, où les protéines accessoires maintiennent les filaments épais ensemble.

Les principales composantes de l'histologie d'un sarcomère sont résumées ci-dessous:

Bande A

Zone de filament épais, composée de protéines de myosine.

Zone H

Zone centrale de la bande A, sans chevauchement des protéines d'actine lorsque le muscle est détendu.

Bande I

Zone de filament mince, composée de protéines d'actine (sans myosine).

Disques Z

Ce sont les frontières entre les sarcomères adjacents, constitués de protéines de liaison à l'actine perpendiculaires au sarcomère.

Ligne M

Zone centrale formée par des protéines accessoires. Ils sont situés au centre du filament épais de myosine, perpendiculaire au sarcomère.

Comme mentionné précédemment, la contraction se produit lorsque des filaments épais glissent le long de filaments minces en succession rapide pour raccourcir les myofibrilles. Cependant, une distinction cruciale à retenir est que les myofilaments eux-mêmes ne se contractent pas; c'est l'action de glissement qui leur donne le pouvoir de raccourcir ou d'allonger.

Références

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