Les problèmes musculaires vont de la simple entorse consécutive à l'effort aux maladies graves, telles que l'insuffisance cardiaque et la dystrophie musculaire. L'unité de base des muscles squelettiques et du muscle cardiaque est le sarcomère. Grâce à une nouvelle technique mise au point à l'Université McGill, on peut maintenant observer de beaucoup plus près la relation synergique entre les sarcomères, découverte qui devrait faire progresser la recherche sur une panoplie de dysfonctionnements musculaires.
Du travail d'horloger
Le sarcomère est l'unité musculaire de base; on y trouve, intactes, toutes les molécules assurant le bon fonctionnement du muscle. Ces structures minuscules, dont le diamètre équivaut environ au centième de celui d'un cheveu humain, travaillent en synergie pour donner de la force à la contraction musculaire. Les scientifiques savent depuis un bon moment déjà que l'activation du muscle nécessite la collaboration de plusieurs millions de sarcomères et qu'une communication déficiente entre ces unités peut contribuer, du moins en partie, à l'apparition de problèmes musculaires. Les modalités exactes de la communication entre sarcomères demeuraient cependant un mystère, puisqu'on n'avait jamais réussi à isoler un sarcomère, à l'observer dans le feu de l'action et à évaluer son travail. Or, c'est maintenant chose faite.
«?On parle ici d'un véritable travail d'horloger. Les étudiants qui ont collaboré à ce projet ont dû composer avec de multiples contrariétés au cours des dernières années?», souligne Dilson Rassier, professeur au Département de kinésiologie de l'Université McGill et chercheur principal d'une étude dont le compte rendu a été publié dans la prestigieuse revue Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. «?Grâce à la microscopie de pointe, nous avons pu isoler les sarcomères et observer leur contraction, tandis que des aiguilles microfabriquées nous ont permis d'évaluer la force de cette contraction. Les valeurs étaient si petites et d'une telle précision qu'un collaborateur a dû élaborer un modèle mathématique pour l'analyse des données.?»
Gros plan sur des mini-muscles dans le feu de l'action
Dans un segment de 10 millimètres de fibre musculaire, on trouve de 2?000 à 2?500 sarcomères réunis en torsades. Pour observer un sarcomère dans le feu de l'action, les chercheurs ont d'abord dû isoler une myofibrille - filament constituant l'élément de base du tissu musculaire - pour ensuite braquer l'objectif sur un sarcomère. Puis, à l'aide de diverses concentrations de calcium (qui provoque la contraction et le relâchement musculaires), ils ont déclenché la contraction du sarcomère et évalué la force de cette dernière.
Ils ont ainsi découvert que dans la myofibrille saine, le sarcomère activé entraînait tous les sarcomères du voisinage à sa suite. Ainsi, les sarcomères d'une myofibrille collaborent les uns avec les autres : c'est là un élément nouveau et absolument fascinant, puisque les propriétés des sarcomères reposent sur cette dynamique et que cette dernière est la clé de la compréhension du mécanisme moléculaire de la contraction.
Le Pr Rassier jubile : «?Mon équipe a travaillé d'arrache-pied, mais le jeu en valait vraiment la chandelle. Cette technique ouvre une multitude de perspectives dans l'étude des problèmes musculaires. Nous avons publié nos résultats il y a quelques semaines à peine, et déjà, je reçois des échos de biophysiciens et de physiologistes de partout dans le monde, emballés par cette découverte. Maintenant, nous allons explorer ce qui se produit dans les maladies musculaires, par exemple l'insuffisance cardiaque, lorsque la collaboration entre les sarcomères fait défaut.?»
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Cette étude a été financée par les Instituts de recherche en santé du Canada (IRSC), le Conseil de recherches en sciences naturelles et en génie du Canada (CRSNG), le Conseil national de développement technologique et scientifique (CNPq, Brésil) et le Programme des chaires de recherche du Canada.
L'article « Microfluidic perfusion shows intersarcomere dynamics within single skeletal muscle myofibrils », par Felipe de Souza Leite et coll., a été publié dans Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America (PNAS).
DOI : 10.1073/pnas.1700615114
Personnes-ressources
Pr Dilson Rassier
Département de kinésiologie
Université McGill
dilson.rassier@mcgill.ca
Katherine Gombay
Relations publiques et relations avec les médias
Université McGill
Tél. : 514 398-2189
katherine.gombay@mcgill.ca
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Journal
Proceedings of the National Academy of Sciences