Le couplage excitation-contraction (ECC) est le processus par lequel un potentiel d’action déclenche la contraction d’un myocyte, suivie d’une relaxation ultérieure. La figure et le texte suivants résument certains des événements clés qui se produisent pendant le couplage excitation-contraction du muscle cardiaque :
Étapes clés du couplage excitation-contraction cardiaque :
- Des potentiels d’action voyageant le long du sarcolemme et descendant dans le système tubulaire transverse (tubule T) dépolarisent la membrane cellulaire.
- Les récepteurs de la dihydropyridine (DHP) sensibles à la tension (canaux calciques de type L) s’ouvrent pour permettre l’entrée du calcium dans la cellule pendant la phase 2 du potentiel d’action.
- L’afflux de calcium déclenche une libération ultérieure de calcium qui est stocké dans le réticulum sarcoplasmique (SR) par des canaux de libération du calcium ( » récepteurs de la ryanodine « ), et augmente la concentration de calcium intracellulaire d’environ 10-7 à 10-5 M.
- Le calcium libre se lie à la troponine-C (TN-C) qui fait partie du complexe régulateur fixé aux filaments fins. Lorsque le calcium se lie à la TN-C, cela induit un changement de conformation du complexe régulateur tel que la troponine-I (TN-I) expose un site sur la molécule d’actine qui est capable de se lier à la myosine ATPase située sur la tête de la myosine. Cette liaison entraîne une hydrolyse de l’ATP qui fournit l’énergie nécessaire à un changement de conformation du complexe actine-myosine. Le résultat de ces changements est un mouvement (« cliquetis ») entre les têtes de myosine et l’actine, de sorte que les filaments d’actine et de myosine glissent l’un sur l’autre, raccourcissant ainsi la longueur du sarcomère. Les cycles de ratcheting se produisent tant que le calcium cytosolique reste élevé.
- À la fin de la phase 2, l’entrée du calcium dans la cellule ralentit et le calcium est séquestré par le SR par une pompe à calcium dépendante de l’ATP (SERCA, sarco-endoplasmic reticulum calcium-ATPase), abaissant ainsi la concentration de calcium cytosolique et éliminant le calcium du TN-C. Dans une mesure quantitativement moindre, le calcium cytosolique est transporté hors de la cellule par la pompe échangeuse sodium-calcium. La dissociation du calcium du TN-C induit un changement de conformation du complexe troponine conduisant, une fois encore, à l’inhibition par le TN-I du site de liaison de l’actine. A la fin du cycle, un nouvel ATP se lie à la tête de myosine, déplaçant l’ADP, et la longueur initiale du sarcomère est restaurée.
Les mécanismes qui augmentent la concentration de calcium cytosolique augmentent la quantité d’ATP hydrolysée et la force générée par les interactions entre l’actine et la myosine, ainsi que la vitesse de raccourcissement. Physiologiquement, les concentrations de calcium cytosolique sont principalement influencées par des mécanismes couplés aux bêta-adrénergiques. La stimulation bêta-adrénergique, comme c’est le cas lorsque les nerfs sympathiques sont activés, augmente l’AMPc qui, à son tour, active la protéine kinase pour augmenter l’entrée du calcium dans la cellule par le biais des canaux calciques de type L. L’activation de la voie de transduction du signal IP3 peut également stimuler la libération de calcium par le SR par l’intermédiaire des récepteurs IP3 situés sur le SR. De plus, l’activation de la protéine kinase dépendante de l’AMPc phosphoryle une protéine (phospholamban) sur le SR qui inhibe normalement l’absorption du calcium. Cette désinhibition du phospholamban entraîne une augmentation du taux d’absorption du calcium par le SR. Par conséquent, la stimulation bêta-adrénergique augmente la force et la vitesse de raccourcissement de la contraction (c’est-à-dire l’inotropie positive), et augmente la vitesse de relaxation (c’est-à-dire la lusitropie positive).
Un autre mécanisme potentiel de régulation de l’ECC consiste à modifier l’affinité du TN-C pour le calcium. Il existe des médicaments expérimentaux qui augmentent l’affinité du TN-C pour le calcium et exercent ainsi une influence inotrope positive sur le cœur. Un inconvénient potentiel de ces médicaments, cependant, est que la liaison accrue du TN-C au calcium peut réduire le taux de relaxation, entraînant ainsi une dysfonction diastolique.
Dans l’insuffisance cardiaque systolique, l’ECC peut être altérée à plusieurs endroits différents. Tout d’abord, il peut y avoir une diminution de l’influx de calcium dans la cellule par les canaux calciques de type L (résultant d’une transduction du signal altérée), ce qui diminue la libération ultérieure de calcium par le SR. Il peut également y avoir une diminution de l’affinité du TN-C pour le calcium, de sorte qu’une augmentation donnée du calcium à proximité du complexe troponine a un effet d’activation moindre sur la contraction cardiaque. Dans certaines formes d’insuffisance cardiaque diastolique, il existe des preuves que la fonction de la pompe à calcium dépendante de l’ATP du SR est altérée. Ce défaut retarderait la vitesse de captation du calcium par le SR et réduirait la vitesse de relaxation, entraînant une dysfonction diastolique.
Révisé le 20/12/2017
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