Quantification des forces moléculaires aux connexions muscle-tendon

05 avril 2019

Résultats scientifiques Biologie cellulaire

La caractérisation de la façon dont les molécules détectent les forces mécaniques à la jonction myo-tendineuse est fondamentale pour comprendre comment les cellules peuvent se préparer aux forces de la contraction des muscles. Dans cet article, publié dans la revue PLoS Biology, les chercheurs ont quantifié les forces transmises par les molécules de Taline, un composant clé des jonctions myo-tendineuses, avec un capteur de tension moléculaire chez la drosophile. Ils ont découvert qu'un pourcentage étonnamment faible des molécules de Taline est soumise aux forces lors du développement musculaire. Ce pourcentage augmente probablement de façon drastique pour partager la haute tension lorsque les adultes commencent à voler.

Les propriétés mécaniques du complexe muscle-tendon conditionnent la réalisation de tout acte moteur chez les animaux tels que la course, la natation ou le vol. L’extrémité des myofibrilles des muscles, composées de chaînes contractiles d'Actine et de Myosine, s’attache au tendon par la jonction myo-tendineuse qui est le principal site de transmission de la force mécanique. Un contact s’y établit, à travers la membrane de la fibre musculaire, entre le cytosquelette d’Actine et la matrice extracellulaire, via deux protéines, la Taline et l’Intégrine. La Taline est une protéine de 270 kDa, constituée d’une tête globulaire de 47 kDa au niveau de sa partie amino-terminale, responsable de la liaison de la Taline avec le domaine cytoplasmique de l’Intégrine. La tige carboxy-terminale de la Taline contient deux sites de liaison à l’actine. En liant à la fois les Intégrines connectées à la matrice extracellulaire et le cytosquelette d’actine, la Taline crée un lien mécanique à travers lequel se développent les forces de traction entre le muscle et les tendons. L’étirement de la Taline lors des contraintes mécaniques permet le recrutement de nouveaux partenaires. Ainsi la Taline serait un mécanosenseur capable de convertir des signaux mécaniques en signaux biochimiques permettant l’activation d’une signalisation interne dépendante des forces pour consolider la jonction myo-tendineuse. Les techniques modernes de biologie cellulaire et de biologie du développement permettent maintenant de mesurer la façon dont les molécules Taline individuelles qui construisent les attaches " sentent " les forces mécaniques à l'intérieur d'un muscle intact.

Dans le cadre de cette collaboration internationale et interdisciplinaire, les chercheurs ont pu quantifier les forces mécaniques transmises par une protéine clé, Taline, lors du développement des attaches musculaires. Ils ont utilisé les muscles de vol de la drosophile pour ces mesures de force moléculaire et découvert qu'un pourcentage étonnamment faible de molécules de Taline présentes dans les cellules musculaires est soumise aux forces mécaniques mises en jeux lors du développement des liaisons muscle-tendon. Ils ont également observé que les muscles font face à l'augmentation des forces tissulaires en augmentant le nombre de molécules de Taline impliquées dans la formation des jonctions myo-tendineuses. De cette façon, de nombreuses molécules de Taline peuvent partager dynamiquement les forces maximales élevées produites pendant les contractions musculaires, par exemple en vol. S'il n'y a pas assez de molécules de Taline accumulées au niveau de la connexion muscle-tendon pendant le développement du muscle, la connexion se rompt lorsque la mouche adulte essaie de voler. L’adaptation mécanique, mise ici en évidence, est très importante car elle garantit que les liaisons muscle-tendon soient préservées et actives tout au long de la vie de l’organisme.